DE19742677A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von Sonnenenergie oder Wärmequellen zur Transformation von Entropie - Google Patents

Description

Problem

Bei der Nutzung von Sonnenenergie oder Wärmequellen, wie z. B. die Verbrennung von Biomasse, Abwärme oder Geothermie, für eine bedarfsgerechte lokale Versorgung für Pumpleistung, mechanischen Antrieb, elektrische Energie, Wärmebereitstellung, Kälteerzeugung, Reinigung oder Trennung, chemische oder physikalische Veränderung zumindest einer Substanz durch die Kopplung mit einem periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozeß zu erreichen, daß der notwendige Aufwand an Energieträgern oder mechanischer Energie sowie der konstruktive, technologische, ökonomische oder ökologische Aufwand für

• - den Aufbau der gesamten Vorrichtung oder den Betriebsablauf des gesamten Verfahrens,
• - den dabei notwendigen thermischen oder mechanischen Energietransport(en),
• - die dabei verwendbare(n) Verfahren oder Vorrichtungen zur mechanischen Energieumwandlung oder
• - eine integrierbare Energiespeicherung

möglichst gering werden kann.

Die bisher verwendeten thermodynamischen Kreisprozesse (Stirlingmotor, Dampfturbine) sind jeweils an zwei Wärmebäder mit konstanter Temperatur angekoppelt.

Dadurch kann ein Energietransport nur optisch (bei Parabolspiegel oder Lichtleiter) oder über einen Materiefluß mit einem Phasenübergang (Heatpipe) erfolgen.

Gespeichert werden kann die thermischen Energie aufgrund des angestrebten isothermen Austausches von Wärmeenergie nur in chemischen Speichern oder in Latentwärmespeichern.

Dadurch wird der Aufwand für die Konzentration der Energie durch den Kollektor, den Transport und eine für viele Anwendungen wünschenswerte Speicherung zu oft zu groß.

Wenn mit möglichst geringem apparativem Aufwand z. B. eine direkte Versorgung mit Kälte oder Druckluft angestrebt wird, so muß bei vielen bekannten Systemen der Weg über die Schnittstelle elektrischer Strom gewählt werden.

Aufgabe

Der Erfindung liegt die zentrale Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und/oder bei einer Vorrichtung zur Nutzung von Sonnenenergie oder Wärmequellen, wie z. B. die Verbrennung von Biomasse, Abwärme oder Geothermie, zur Transformation von Entropie zur bedarfsgerechten lokalen Versorgung für Pumpleistung, mechanischen Antrieb, elektrische Energie, Wärmebereitstellung, Kälteerzeugung, Reinigung oder Trennung, chemische oder physikalische Veränderung zumindest einer Substanz durch die Kopplung mit einem periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozeß, dessen Wirkungsgrad möglichst hoch ist, zu erreichen, daß der notwendige Aufwand an Energieträgern oder mechanischer Energie sowie der konstruktive, technologische, ökonomische oder ökologische Aufwand für

• - den Aufbau der gesamten Vorrichtung oder den Betriebsablauf des gesamten Verfahrens,
• - den dabei notwendigen thermischen oder mechanischen Energietransport(en),
• - die dabei verwendbaren Verfahren oder Vorrichtungen zur mechanischen Energieumwandlung oder
• - eine integrierbare Energiespeicherung

möglichst gering werden kann.

Wesen der Erfindung

Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Transformation von Entropie bei dem gegen andere Räume oder die Umgebung durch zumindest ein Ventil und zumindest ein Druckgehäuse wahlweise ohne oder mit mechanischer Kompressionseinrichtung, wie z. B. einen oder mehrere Kolben, Flüssigkeitskolben oder Membrane, und wahlweise zumindest eine Flüssigkeitsgrenzfläche oder keine zumindest ein mit Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingegrenzt wird, indem

• - jeweils zumindest zwei gegeneinander abgrenzbare, vom Arbeitsfluid in einer Periode mit maxmaler Menge zu durchströmende Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen, in welchen im Betriebszustand jeweils vom Arbeitsfluid zu durchströmende isotherme Flächen unterschiedlicher Temperatur ausgebildet werden,
• - wahlweise zumindest ein oder kein dazwischen verbindend angeordnetes und weitgehend abdichtendes oder mit der Wirkung eines Regenerators ausgestattetes Element oder Bauteil wie z. B. eine (faltbare) Membrane, gefaltete, teleskopartige oder federnde Bleche, eine formveränderbare Regeneratorstruktur oder eine Flüssigkeitsgrenzfläche
• - oder wenigstens ein oder kein in diesem Arbeitsvolumen bewegbarer Verdrängerkolben
• - und die Begrenzung des Arbeitsfluids

zumindest ein Teilvolumen mit minimaler Größe weitgehend überschneidungsfrei zu Vergleichbarem abgrenzen und zum Teil durch daran angreifende Elemente des Steuersystems zu Bewegungen veranlaßt werden, durch die das Verhältnis von diesem Teilvolumen zu diesem Arbeitsvolumen überwiegend in den Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses entweder vergrößert oder verkleinert wird, während denen dieses Arbeitsvolumen nur geringer in der Größe verändert wird und je nach Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen jeweils zumindest ein bestimmtes Ventil dessen Öffnungs- und Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflußt und welches dieses Arbeitsvolumen gegen zumindest einen äußeren Raum abgrenzen kann, welcher angefüllt ist mit zumindest einem Arbeitsmittel bei teilweise unterschiedlichen, relativ zur periodischen Druckänderung in diesem Arbeitsvolumen während diesen Zeitperioden nur geringen Schwankungen unterworfenen Drücken, vom Steuersystem oder dem Strömungsdruck überwiegend (in den oben charakterisierten Zeitperioden) offen gehalten und durchströmt wird, welches (Ventile) während zwischen diesen Zeitperioden ablaufenden anderen Zeitperioden geschlossen gehalten wird, in denen der Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen durch die Verschiebung der oben genannten oder weiteren Komponenten oder Bauteile durch das Steuersystem und der dadurch verursachten Veränderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen und/oder durch eine Veränderung der Größe dieses Arbeitsvolumens durch die mechanische Kompressionseinrichtung entweder steigt oder fällt und das Verhältnis jedes wie oben definierten Teilvolumens zu diesem Arbeitsvolumen nur in entscheidend geringerem Umfang verändert wird, wobei während einem relativ zur Periodendauer viel längeren Zeitintervall entweder eine Wärmeenergieaufnahme oder -abgabe zumindest einer Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms bei gleitender Temperatur oder bei mehreren Temperaturniveaus erfolgt und in diesem Arbeitsvolumen zumindest ein Arbeitsmittel zumindest teilweise als Arbeitsfluid wirkt, das den periodischen thermodynamischen Kreisprozeß durchläuft.

Das erfindungsgemäße Verfahren läuft in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Transformation von Entropie ab, bei der gegen andere Räume oder die Umgebung durch zumindest ein Ventil und zumindest ein Druckgehäuse wahlweise ohne oder mit mechanischer Kompressionseinrichtung, wie z. B. einen oder mehrere Kolben, Flüssigkeitskolben oder Membrane, und wahlweise zumindest eine Flüssigkeitsgrenzfläche oder keine zumindest ein mit Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingegrenzt wird, indem

• - jeweils zumindest zwei gegeneinander abgrenzbare, vom Arbeitsfluid in einer Periode mit maximaler Menge zu durchströmende Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen, in welchen im Betriebszustand jeweils vom Arbeitsfluid zu durchströmende isotherme Flächen unterschiedlicher Temperatur ausgebildet werden,
• - wahlweise zumindest ein oder kein dazwischen verbindend angeordnetes und weitgehend abdichtendes oder mit der Wirkung eines Regenerators ausgestattetes Element oder Bauteil wie z. B. eine (faltbare) Membrane, gefaltete, teleskopartige oder federnde Bleche, eine formveränderbare Regeneratorstruktur oder eine Flüssigkeitsgrenzfläche
• - oder wenigstens ein oder kein in diesem Arbeitsvolumen bewegbarer Verdrängerkolben
• - und die Begrenzung des Arbeitsfluids

zumindest ein Teilvolumen mit minimaler Größe weitgehend überschneidungsfrei zu Vergleichbarem abgrenzen und zum Teil durch daran angreifende Elemente des Steuersystems zu Bewegungen veranlaßt werden, durch die das Verhältnis von diesem Teilvolumen zu diesem Arbeitsvolumen überwiegend in den Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses entweder vergrößert oder verkleinert wird, während denen dieses Arbeitsvolumen nur geringer in der Größe verändert wird und je nach Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen jeweils zumindest ein bestimmtes Ventil dessen Öffnungs- und Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflußt und welches dieses Arbeitsvolumen gegen zumindest einen äußeren Raum abgrenzen kann, welcher angefüllt ist mit zumindest einem Arbeitsmittel bei teilweise unterschiedlichen, relativ zur periodischen Druckänderung in diesem Arbeitsvolumen während diesen Zeitperioden nur geringen Schwankungen unterworfenen Drücken, vom Steuersystem oder dem Strömungsdruck überwiegend (in den oben charakterisierten Zeitperioden) offen gehalten und durchströmt wird, welches (Ventile) während zwischen diesen Zeitperioden ablaufenden anderen Zeitperioden geschlossen gehalten wird, in denen der Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen durch die Verschiebung der oben genannten oder weiteren Komponenten oder Bauteile durch das Steuersystem und der dadurch verursachten Veränderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen und/oder durch eine Veränderung der Größe dieses Arbeitsvolumens durch die mechanische Kompressionseinrichtung entweder steigt oder fällt und das Verhältnis jedes wie oben definierten Teilvolumens zu diesem Arbeitsvolumen nur in entscheidend geringerem Umfang verändert wird, wobei während einem relativ zur Periodendauer viel längeren Zeitintervall entweder eine Wärmeenergieaufnahme oder -abgabe zumindest einer Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms bei gleitender Temperatur oder bei mehreren Temperaturniveaus erfolgt und in diesem Arbeitsvolumen zumindest ein Arbeitsmittel zumindest teilweise als Arbeitsfluid wirkt, das den periodischen thermodynamischen Kreisprozeß durchläuft.

Dem gesamten Kreisprozeß in einem Arbeitsvolumen können mehrere parallel ablaufende Kreisprozesse zwischen je zwei Wärmereservoirs mit, bei vertretbarer Idealisierung betrachtet, konstanten Temperaturen zugeordnet werden. Jedes Wärmereservoir dieser Kreisprozesse kann einem mit Arbeitsfluid gefüllten, wie oben definierten Teilvolumen des Arbeitsvolumens zugeordnet werden. Zumindest eine Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms wird so entweder durch die Aufnahme oder die Abgabe von Wärmeenergie bei einer relativ zur gesamten Temperaturänderung geringeren Temperaturdifferenz beim Kontakt mit den heißeren oder kälteren Wärmereservoirs dieser Kreisprozesse erwärmt oder abgekühlt, wobei sich die Phase oder chemische Zusammensetzung umformen können.

Zur Nutzung der Sonnenenergie wird zumindest einer Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms Wärmeenergie bei gleitender Temperatur oder mehreren Temperaturniveaus zugeführt.

Beim Aufbau des integrierbaren Kollektors können aufgrund der Temperaturänderung über ein großes Temperaturintervall die Prinzipien

• - optische Konzentration
• - transluzente Isolation und
• - Durchströmung der transluzenten Isolation

sehr effektiv kombiniert werden.

Die Wärmeenergie kann sehr effektiv und kostengünstig mit einem kapazitiven Speicher, der eine große Oberfläche aufweist wie z. B. eine Kiesschüttung, bei einer Durchströmung mit Arbeitsmittel ausgetauscht werden.

Der Wärmeenergietransport kann durch eine Bewegung eines kapazitiven Arbeitsmittels, wie z. B. Luft, erfolgen.

Durch die Druckänderung zumindest eines Arbeitsmittels steht auch die Möglichkeit offen, eine sehr unproblematische Infrastruktur zum Transport der mechanischen Energie oder als Schnittstelle zur einfachen weiteren Transformation für konkretere Problemlösungen zu nützen.

Zum Teil werden diese Probleme bereits in dem Patent DE 36 07 432 A1 aufgegriffen.

In diesem Patent befindet sich eine Darstellung über die theoretischen Grundlagen eines Kreisprozesses. Zitat: Spalte 3, Zeile 45: "Vorliegende Erfindung liefert die Erkenntnisse und praktischen Verfahren, um auch mit einer Wärmezufuhr bei gleitender Temperatur den Carnot-Wirkungsgrad erreichen zu können".

Das Konzept für eine entsprechende Wärmekraftmaschine wurde vom Anmelder des zitierten Patents im Tagungsband der 6^th International Stirling Engine Conference 1993, 26-27-28. May in Eindhoven (Netherlands) vorgestellt.

Beim zitierten Patent ist eine physikalische (phasen-) und/oder chemische Veränderung durch Wärmeenergietransformation über ein breites Temperaturintervall nicht aufgeführt, obwohl diese Probleme auf das selbe Kernproblem zurückgeführt werden können:
Zur Verflüssigung eines Teils eines Gasgemisches muß aufgrund des veränderbaren Verhältnisses der Partialdrücke meistens über ein Temperaturintervall hinweg Wärmeenergie entnommen werden. Bei der Verdampfung eines Gasgemisches muß dementsprechend über ein Temperaturintervall hinweg bzw. bei mehreren Temperaturen Wärmeenergie zugeführt werden.

Ähnliches gilt auch für einen chemischen Prozeß, bei dem Wärmeenergie bei mehreren Temperaturen oder in einem Temperaturintervall aufgenommen oder abgegeben wird.

Der Oberbegriff und der Hauptanspruch des in Ausschnitten zitierten Patents beinhalten eine Einschränkung auf regenerative Arbeits- oder Wärmemaschinen, bei welchen das dem Arbeitsfluid zur Verfügung stehende Arbeitsvolumen durch eine zu durchströmende, starr verbundene Struktur von Regenerator, Kühler und Erhitzer wie bei den bekannten Stirlingmotoren in nur zwei periodisch veränderbare Teilvolumina aufgeteilt wird.

Stirlingmotoren mit entsprechenden Volumina, Temperaturdifferenzen und Drehzahlen wie die im zitierten Patent beschriebene Maschine, werden erfolgreich durch ein isothermes Modell beschrieben.

vgl.: "Studie über den Stand der Stirling-Maschinen Technik"; 1995 im Auftrag des BMBF; Förderkennzeichen: 0326974; Seite 55 ff, Kapitel 3.2 ff.

Der Kontakt des Arbeitsgases mit den Zylinderwänden oder den an die Teilvolumina angrenzenden Wärmetauschern weist keinen Unterschied auf; der die Anwendung dieses Modells betrifft.

Wird dieses Modell auf die im zitierten Patent beschriebene Maschine angewendet, so muß festgestellt werden, daß das Arbeitsgas im erhitzten Teilvolumen des Arbeitsvolumens bei der Temperatur T₁ überwiegend dann isotherm expandiert wird, wenn das bei der Temperatur T_k gekühlte Teilvolumen kleiner ist und es überwiegend dann isotherm komprimiert wird, wenn das Größenverhältnis der Teilvolumina umgekehrt ist.

Das Arbeitsgas durchläuft dabei einen Kreisprozeß zwischen zwei Wärmereservoirs, denen Wärmeenergie bei jeweils konstanten Temperaturen entnommen bzw. zugeführt wird.

Außer dem Kreisprozeß des Arbeitsgases gibt es bei dieser Maschine keinen Kreisprozeß, dem eine relevante Fläche im Temperatur-Entropiediagramm oder im Druck-Volumendiagramm zugeordnet werden kann. Ohne eine Verletzung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik kann Wärmeenergie, weiche der Maschine bei einer Temperatur unterhalb von T₁ zugeführt wird, nur durch Irreversibilitäten zum Kühler transportiert werden.

Analog kann Wärmeenergie, welche der Maschine oberhalb von T_k entnommen wird, nur durch Irreversibilitäten transportiert worden sein und muß vom Erhitzer stammen, da in der Maschine kein relevanter Kreisprozeß abläuft, der Wärmeenergie vom Temperaturniveau des kältesten Teilvolumens des mit Gas gefüllten Arbeitsvolumens auf das höhere Temperaturniveau pumpt.

Aufgrund dieses Modells ist es kaum vorstellbar, daß die im zitierten Patent beschriebene Maschine der gestellten Aufgabe gerecht wird.

Vorteile

Bei den nicht zitierten Vorrichtungen und/oder Verfahren wird die während einer Periode des gesamten Kreisprozesses zum Ausgleich der Energiebilanz zugeführte (verbrauchte) oder abgegebene (gewonnene) mechanische Arbeit zum größten Teil direkt bei der Überführung zumindest einer bestimmten Menge wenigstens einer strömungsfähigen Substanz von einem Speicherraum in einen anderen Speicherraum mit anderem Druck umgesetzt.

Dadurch können andere Systeme oder Verfahren einfach integriert werden:
Direkte Nutzung der Druckänderung z. B. durch Ersetzung eines mechanisch angetriebenen Kompressors oder Entkopplung der Bewegungen im Arbeitsvolumen von der antreibenden Welle einer Turbine oder eines Kompressors o. ä. die/der durch den Druckunterschied der (im geschlossenen Kreislauf) strömenden Substanz angetrieben wird oder diesen erzeugt.

Dadurch kann z. B. ein Generator mit der üblichen Winkelgeschwindigkeit angetrieben werden und eine Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids in der Größenordnung 1 m/s gegen die Wärmeübergangsflächen und eine entsprechend kleine Temperaturdifferenz bei der Wärmeübertragung erreicht werden, was sich positiv auf den Wirkungsgrad auswirkt und die am Steuersystem auftretenden Beschleunigungen sowie die Strömungsverluste reduziert.

Dies ermöglicht einen großvolumigen Aufbau bei dem der Druck im Arbeitsvolumen im Bereich des atmosphärischen Drucks liegt und als Arbeitsfluid Luft verwendet wird, wodurch viele Probleme bzgl. Dichtheit entschärft werden und interessante Anwendungen möglich werden. (vgl. Anwendungsbeispiele).

Das zitierte Patent ist, verglichen mit der vorne gewählten abstrakteren Formulierung der Aufgabe, begrenzt auf eine Abkühlung oder Erwärmung eines Heiz- oder Kühlmediums durch den thermischen Kontakt mit Wärmetauschern einer regenerativen Arbeits- oder Wärmekraftmaschine.

Dadurch ist eine Reduktion des konstruktiven oder technologischen Aufwandes für Wärmetauscher oder Regenerator ausgeschlossen, die erfindungsgemäß erreicht wird, wenn die Wärmezufuhr in das Arbeitsvolumen dadurch erfolgt, daß das Heizmedium z. B. als heißes Gas in das Arbeitsvolumen durch Ventile aufgenommen und bei tieferer Temperatur wieder durch Ventil(e) abgegeben wird, wodurch darüberhinaus das tote Volumen des Arbeitsvolumens reduziert werden kann, was erfahrungsgemäß ebenso günstig für das Erreichen eines guten Wirkungsgrades ist, wie eine funktionelle Ersetzung der relativ kleinen Wärmeübergangsfläche des Wärmetauschers durch die sehr viel größere des Regenerators.

Frischluft kann bei atmosphärischem Druck durch eines der Ventile in das Arbeitsvolumen einströmen, wodurch bei einigen Anwendungen entscheidende Synergieeffekte erzielt werden können.

So kann z. B. in ein Arbeitsvolumen heiße Luft aufgenommen und als kühlere Luft in einen Raum mit höherem Druck ausgeblasen werden wobei ein Teil der bei der Abkühlung der Luft freigewordenen Wärmeenergie durch den Kühler aufgenommen wurde.

Wenn die heiße Frischluft bei atmosphärischem Druck durch Abgase einer Verbrennungskraftmaschine erwärmt wurde und die kühlere Luft mit höherem Druck dazu verwendet wird, um die Verbrennungskraftmaschine aufzuladen, so sind dabei große Synergieeffekte genutzt. (vgl. Anwendungsbeispiele).

Bei Nutzung der Sonnenenergie können kostengünstige Parabolrinnenspiegel verwendet werden, da durch die solare Einstrahlung das Arbeitsmittel Luft erhitzt werden kann und so keine Umwelt- und Entsorgungsprobleme durch austretendes Thermoöl auftreten und auch kein weit verzweigtes Absorber- Rohrleitungssystem zur Hochdruck-Dampferzeugung aufgebaut werden muß, wodurch der thermische Energietransport wesentlich unproblematischer wird.

Darüber hinaus können die Erwärmung des Arbeitsmittels über ein großes Temperaturintervall (z. B. 200°C bis 500°C) dazu genützt werden, mit relativ geringem Aufwand eine höhere Endtemperatur des Arbeitsmittels beim Erhitzen im Absorber des Kollektors zu erreichen.

Dazu können die Prinzipien optische Konzentration, transluzente Isolation und Durchströmung der transluzenten Isolation sehr effektiv kombiniert werden. Die Einbindung eines unproblematischen Speichers aus kostengünstigen Materialien ermöglicht bei entsprechender Dimensionierung sogar die saisonale Speicherung der Sonnenstrahlung über mehrere Monate.

Dadurch wird eine kostengünstige Insellösung möglich wie z. B. die Versorgung eines abgelegenen Dorfes oder einer Krankenstation.

Prinzip des verwendeten Kreisprozesses

Die Ausbildung des Temperaturfeldes im Arbeitsvolumen z. B. bei der Verwendung nur eines Wärmetauschers und der Ablauf eines gesamten Kreisprozesses kann zusammen mit der der Aufgabe zugrundeliegenden Problematik durch die folgenden, spezielle Anwendungen betreffenden Ausführungen leichter verstanden werden.

Anwendung des Erfindungsprinzips

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung kann unter anderem als thermischer Gasverdichter (mit der integrierten Wirkung als Kraftmaschine) arbeiten und bildet aufgrund des einfachen Aufbaus und der relatiy einfach möglichen theoretischen Beschreibung des Kreisprozesses eine gute Ausgangsbasis zum Verständnis der komplexeren ebenfalls auf dem Erfindungsprinzip basierenden Maschinen, Vorrichtungen oder Verfahren.

Aufbau

Durch einen Arbeitszylinder als Druckgehäuse 1, einen gleitend gedichteten Kolben 2, Einlaß- und Auslaßventile 3 bzw. 4, wird ein mit Gas als Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingeschlossen.

In diesem Arbeitsvolumen wird gegen die Zylinderwand 5 gleitend gedichtet ein Rahmen 6 bewegt, auf dem ein Wärmetauscher 7 und ein in der Struktur oder Größe unveränderbarer Regenerator 8 so angebracht sind, daß sie vom Gas durchströmt werden müssen.

Durch federnde Abstandshalter 9 wird zwischen diesem Regenerator 8 und einer von einem Faltenbalg 10 mit umschlossenen, als Regenerator wirkenden reversibel zusammen- und auseinandergehenden Struktur 11, welche aus einem feinen (40-80 ppi) Schaumstoff besteht oder diesem bzgl. Homogenität oder Zwischenräume nahe kommt, (z. B. mehrere nebeneinander senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnete Lagen aus geprägtem oder gebogenem Metallgewebe) über die gesamte Zylinderfläche ein Strömungskanal 12 gebildet, durch den das Gas vorbei an der Struktur 11 durch das geöffnete Ausgangsventil 4 des Arbeitsvolumens und ein Teil 13 des Rohrleitungssystems zum Ventilator 14 gelangen kann.

Vom Ventilator kann dieses Gas durch einen Teil 15 des Rohrleitungssystems und einen zu durchströmenden Regenerator 16 in einen Reserveraum 17 einströmen, der von einem Faltenbalg umschlossen wird.

Vom Ventilator 14 oder aus diesem Reserveraum 17 kann das Gas nach der Erhitzung in einem (Gegenstrom-)Wärmetauscher 18 durch ein Teil des Rohrleitungssystems 19 durch die Einlaßventile 3 in das Arbeitsvolumen gelangen.

Zur Pufferung der Druckschwankungen wird, vor den Ventilator (Turbine) 14 ein Drucktank 20 an das Rohrleitungssystem bei 13 angeschlossen.

Der Kolben 2 und der Rahmen 6 werden durch Hydraulikkolben 21, 22, 23 so periodisch bewegt, wie es in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 oder der anschließenden Beschreibung des Kreisprozesses charakterisiert ist.

Durch die Hydraulikzylinder 21 und 22 wird der Kolben 2 bzgl. der Hubrichtung in der Orientierung stabilisiert.

Das Antriebsrohr 24 des Rahmens 6 wird durch den Kolben 2 in Hubrichtung durch Dichtungen aus dem Arbeitsvolumen geführt. In diesem Antriebsrohr verlaufen zwei Rohre für das Kühlwasser und sind so gegen die Innenwand des Antriebsrohres abgedichtet, daß zwischen Arbeitsvolumen und Umgebung kein den Kreisprozeß störend beeinflussender Gasaustausch stattfinden kann.

Bewegliche Schläuche 25, 26 verbinden diese Rohre mit festen Anschlüssen 27, 28 eines gekühlten Wasserreservoires, so daß das Kühlwasser in geschlossenem Kreislauf zirkulieren kann.

Die Flüssigkeit im Wärmetauscher 7 sollte gegenüber dem Arbeitsvolumen immer einen niedrigeren Druck aufweisen, so daß keine Flüssigkeit in das Arbeitsvolumen gedrückt wird, was zu gefährlichen plötzlichen Dampfentwicklungen führen könnte, sondern die Flüssigkeit im Wärmetauscher durch einströmendes Arbeitsfluid verdrängt wird.

Wenn das heiße abzukühlende Gas direkt bei 19 in das Rohrleitungssystem der Vorrichtung zur Transformation von Entropie (vgl. Fig. 1) eingebracht und bei 15 wieder entnommen wird, so können die Verluste und der konstruktive Aufwand des Wärmetauscher 18 entfallen.

Die Hydraulikkolben 21, 22 und 23 tauschen über ein gesteuertes Ventilsystem 29 des Steuersystems über eine Hydraulikpumpe 30 mit einem Schwungrad 31 und einer als Elektromotor und/oder Generator wirkenden Komponente 32 mechanische Leistung aus.

Vom Teil des Rohrleitungssystem 19 zum Strömungskanal 12 kann durch ein Ventil 33 wahlweise angetrieben durch einen Ventilator 34 oder nicht durch ein weiteres Ventil 35 Arbeitsfluid ausgetauscht werden.

Das Ventil 33 bleibt vorerst geschlossen.

Im Folgenden wird von der vertretbaren, vereinfachenden Annahme ausgegangen, daß das Arbeitsfluid als ideales Gas im kühlsten Teilvolumen immer die Temperatur T_k hat, d. h. es laufen dort nur isotherme Prozesse ab.

Ermittlung der maximal möglichen Abgabe von Arbeit durch ein erfindungsgemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei der durch Kopplung mit einem Kreisprozeß eine Gasmenge der Masse m_A über ein Temperaturintervall von T₁ nach T₂ abgekühlt wird.

Bei der Abkühlung des Gases von T + dT auf T wird die Wärmeenergie dQ = m_A.c_p.dT [a1] abgegeben. Wird von einem bei T_k gekühlten Kreisprozeß diese Wärmeenergie isotherm bei der Temperatur T aufgenommen, so kann damit maximal die Arbeit

dW = η.dQ [a2]; η = 1-T_k/T: Carnot-Wirkungsgrad [a3]

verrichtet werden.

Bei einer Abkühlung des Gases von T₁ auf T₂ kann dementsprechend die Arbeit

verrichtet werden.

W kann [nach Stephan, Karl: Thermodynamik Grundlagen und technische Anwendungen: Band 1 Einstoffsysteme: 14. Aufl.: 1992 Springer-Verlag S. 177 ff] als die Exergie der Wärmeenergie bezeichnet werden, welche dem Gas beim Abkühlen von T₁ auf T₂ entnommen wurde, wenn die Kühlertemperatur T_k gleichgesetzt wird mit der Umgebungstemperatur T_u.
S. 185:

Die schraffierte Fläche unter der Kurve von η_c[Tk] (T) in Fig. 2 ist proportional zu dieser Arbeit W.

Dabei wird dem Kreisprozeß die Wärmeenergie Q = m_A.c_p.(T₁-T₂) zugeführt.

Für den Gesamtwirkungsgrad dieses Kreisprozesses ergibt sich daraus:

Wird dem Gas die Wärmeenergie durch den thermischen Kontakt mit vier idealen Wärmetauschern bei den Temperaturen T_1,25, T_1,5, T_1,75, T₂ (vgl. Fig. 3) isotherm entnommen, so wird die oben aufgezeigte Exergie um W_ auf die maximal nutzbare Energie W reduziert.

Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Die formale Beschreibung und die Interpretation ergibt sich aus dem Vergleich mit denen zu Fig. 2.

Kreisprozeß, den das Gas in der Vorrichtung zu Fig. 1 durchläuft

Der Bewegungsablauf ist bestimmt durch das Steuersystem und grob und für die folgende Analyse ausreichend in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 I dargestellt.

Mit der später detaillierter bestätigten Annahme, daß das Regeneratorsystem 11 im Gleichgewichts- Betriebszustand ein Temperaturprofil aufweist, dessen mittlere Temperatur T_mg bedeutend über der Kühlertemperatur T_k liegt, ergibt sich daraus direkt der zeitliche Verlauf der mittleren Temperatur im Arbeitsvolumen T_m(t) und ist in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 II qualitativ dargestellt. Aufgrund des Reserveraums 17 entspricht der Druck P₀ in dem Teil des Rohrleitungssystems 19 vor den Einlaßventilen atmosphärischem Druck.

Der Ventilator 14 soll so arbeiten, daß im Raum 13 des Rohrleitungssystems angrenzend an das Auslaßventil 4 der Druck P₁ nur gering relativ zur Druckdifferenz P₁-P₂ verändert wird.

Die Ventile 3 und 4 werden durch den (Strömungs-)Druck des Gases geöffnet oder geschlossen.

Bei der entsprechenden Verringerung des Arbeitsvolumens von V_a zu V_b durch die Bewegung des Kolbens 2 in der Zeitperiode a-b-c wird der Druck erhöht, da die Ein- 3 und Auslaßventile 4 aufgrund des relativ zu P₀ größeren aber relativ zu P₁ geringeren Drucks P(t) im Arbeitsvolumen geschlossen sind.

Bei der angenommenen isothermen Kompression in der Zeitperiode a-b-c wird vom kühlen Gas im Arbeitsvolumen bei der Temperatur T_k die Wärmeenergie

an den Kühler abgegeben.

An dem Kolben muß durch das Steuersystem in dieser Zeitperiode die Arbeit W_abc = -Q_abc geleistet werden.

Dieser Arbeit W_abc entspricht eine in Fig. 7 schraffiert eingezeichnete Fläche.

In der Zeitperiode c-d-e wird bei konstantem Arbeitsvolumen durch eine Verschiebung des Rahmens 6 mit Kühler 7 und Regenerator 8 das kühlste Teilvolumen kleiner, was zu einem Anstieg der mittleren Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen führt. Sobald der Druck P(t) im Arbeitsvolumen am Anfang dieser Zeitperiode etwas über den Druck P₁ auf der anderen Seite des Auslaßventils 4 steigt, wird dieses Ventil geöffnet und die mit dem Anstieg der mittleren Temperatur verbundene Ausdehnung des Gases bewirkt, daß eine Gasmenge der Masse m_A aus dem Arbeitsvolumen durch das Auslaßventil ausströmt, im Ventilator 14 adiabatisch expandiert wird und dabei die Arbeit W_nutz verrichtet, welche in Fig. 7 einer Fläche entspricht.

Es gilt:

Bemerkung: Bei gegebenem Druckverhältnis P₁/P₀ ergibt sich T₂ unabhängig von m_A mit

W_nutz = C_p.m_A.(T₁-T₂).η_ges

Jedes Volumen V kann durch eine entsprechende evtl. sehr kleine Aufteilung so in Teilvolumina V_i mit

aufgeteilt werden, daß für V_i ohne eine effektive Verfälschung der thermodynamischen Beschreibung angesetzt werden kann:

k_B: Boltzmannkonstante; T_i: Temperatur in V_i; N_i: Anzahl von Gas-Molekülen in V_i.

Mathematische Begründung:
Aufgrund der Wärmeleitung kann von einem stetig differenzierbaren Temperaturfeld ausgegangen werden. vgl. Riemann-Integrale.

Es gilt dann allgemein:

Anzahl der pro Periode mit dem Arbeitsvolumen ausgetauschten Gas-Moleküle:

Bemerkung: die Buchstaben im Index z. B. c in N_c kennzeichnen einen in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 definierten Zeitpunkt des Kreisprozesses.

Bestimmung der Masse der ausgetauschten Gasmenge

m_c: Masse des Gases im Arbeitsvolumen zum Zeitpunkt c
für die Zeitperiode c-d-e gilt:

In der Zeitperiode e-f-g wird das Arbeitsvolumen durch die Kolbenbewegung vergrößert.

Dabei soll das Gas relativ zu den Wärmeübergangsflächen, welche für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksam sind, nicht strömen.

Da in dieser Zeitperiode das Gas im gesamten Arbeitsvolumen in direktem Kontakt mit Wärmeübergangsflächen zu großen Wärmekapazitäten steht, welche für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksam sind und aufgrund deren speziellen Bewegung das Gas relativ dazu nicht bewegt wird, kann diese Zeitperiode des Kreisprozesses durch eine isotherme Expansion beschrieben werden, wobei für die ausgetauschte Wärmeenergie oder Arbeit die selben Formeln gelten, wie für die Zeitperiode a-b-c.

So ist es möglich, diese Energie in einem schwingenden System zu speichern und zur Kompression wieder abzugeben (z. B. durch eine schwingende Wassersäule in einem U-förmigen Rohr evtl. mit einem als Luftfeder wirkenden Hohlraum als Begrenzung.

Für die in der Zeitperiode g-h-a aufgenommene Gasmenge gilt: (vgl. c-d-e)

m_Agha: m_Acde
m_a: Masse des Gases im Arbeitsvolumen zum Zeitpunkt a.

Der Temperaturverlauf, das Temperaturfeld T(r) in der Vorrichtung zu Fig. 1. In der Zeitperiode e-f-g füllt die weitgehend homogene Regeneratorstruktur 11 mit relativ zum Gas im Arbeitsvolumen sehr großer, im Folgenden als unendlich angenommener Wärmekapazität weitgehend das ganze Arbeitsvolumen aus und das Arbeitsvolumen wird durch die Verschiebung des Kolbens expandiert.

Aufgrund der speziellen Bewegung finden im Arbeitsvolumen nur isotherme Prozesse statt.

Ansatz

Das Arbeitsvolumen sei durch E-1 senkrecht zum Hub angeordnete Ebenen in E gleich große Teilvolumina aufgeteilt. Aufgrund der Symmetrie ist auf diesen Ebenen die Temperatur im Idealfall konstant.

Der Regenerator-Struktur 11 in jedem dieser Teilvolumina wird durch die isotherme Expansion des Gases die Wärmeenergie Q_i = 1/E.Q_efg entnommen. i ∈ [1; E].

Während der Zeitperiode g-h-a wird der Regenerator-Struktur 11 durch die Abkühlung der durch die Einlaßventile 3 einströmenden heißen Gasmenge der Masse m_A bei jeder Periode effektiv Energie zugeführt, da dadurch insgesamt eine größere Gasmenge vom heißen in den kälteren Teil der Regeneratorstruktur 11 strömt, als bei der umgekehrten Strömungsrichtung.

Das j-te dieser Teilvolumina werde (vgl. oben) durch die isothermen Ebenen der Temperatur T_j und T_j+1 begrenzt. Die Gasströmung während einer Periode führt diesem Teilvolumen die Wärmeenergie Q_j = m_A.C_p.(T_j-T_j+1) zu.

Für die Ausbildung eines Betriebszustandes im Gleichgewicht muß gelten:

Q_j = m_A.c_p.(T_j-T_j+1) = Q_i = 1/E.Q_efg

Aus (T_j-T_j+1) = (m_A.c_p.E)^-1.Q_efg folgt für T(r) ein linearer Temperaturverlauf in Hubrichtung.

Erreichen einer größeren Temperaturdifferenz T₁-T₂ beim Einsatz der in Fig. 1 charakterisierten Vorrichtung als thermischer Gasverdichter

Sollen in einer Anlage größere Temperaturunterschiede des vom Arbeitsvolumen aufgenommenen und abgegebenen Gases erreicht werden, so muß in der Zeitperiode g-h-a eine Gasmenge der Masse m_H durch ein weiteres Einlaßventil 35 in den Strömungskanal 12 aus dem Teil des Rohrleitungssystems 15 einströmen.

D.h. das Ventil 33 ist offen, der Ventilator 34 kann stehenbleiben.

Bei unverändertem T₁, T₂, P₀ kann P₁ so gewählt werden, daß die insgesamt eingesaugte Gasmenge konstant bleibt, d. h. durch diese Maßnahme verringert sich die Masse m_A des Gases, das heiß eingesaugt und bei niedrigerer Temperatur und höherem Druck ausgepreßt wird, um m_H.

Dadurch wird mit dem Regeneratorsystem 11 während einer Periode weniger Wärmeenergie ausgetauscht.

Dabei muß das Druckverhältnis P₁/P₀ kleiner sein.

Bei unverändertem T₁, P₁, P₀ wird dem Regeneratorsystem 11 nur dann während einer Periode dieselbe Wärmeenergiemenge zugeführt, wenn die ausgetauschte Gasmenge stärker abgekühlt wird.

So kann bei gleichem Druckverhältnis P₁/P₀ eine größere Temperaturdifferenz T₁-T₂ erreicht werden.

Bei konstantem Druckverhältnis P₁/P₀ kann die Temperatur T₂ durch eine einfache Thermostat-Steuerung für das Einlaßventil 35 relativ einfach stabilisiert werden.

Das Einlaßventil 35 wird dabei nur dann geöffnet, wenn das Gas bei 15 die festgelegte Temperatur (gerade) überschreitet.

Evtl. genügt es auch, den Strömungswiderstand im Bereich des Einlaßventils 35 bei zunehmender Temperatur des Gases bei 15 kleiner werden zu lassen, z. B. durch eine durch ein Bi-Metall gesteuerte Klappe welche den Querschnitt für die Strömung ändert.

Erreichen einer größeren Temperaturdifferenz T₁-T₂ beim Einsatz der in Fig. 1 charakterisierten Vorrichtung als thermischer Gasverdichter

Sollen in der Anlage bei der Abkühlung des ausgetauschten Gases um eine bestimmte Temperaturdifferenz ein größeres Druckverhältnis P₁/P₀ erreicht werden, so muß in der Zeitperiode g-h-a die Gasmenge der Masse m_B durch ein weiteres (angesteuertes) Auslaßventil 35 aus dem Strömungskanal 12 mit einem Ventilator 34 gesaugt werden, der im Idealfall durch verstellbare Elemente nur in dieser Zeitperiode die dazu notwendige relativ zu P₁-P₀ kleine Druckdifferenz aufbringt. Diese Gasmenge wird dem Raum 15 des Rohrleitungssystems zugeführt. D.h. offenes Ventil 33.

Wenn vier solche Arbeitsvolumina um 90° phasenverschoben arbeiten, so kann ein handelsüblicher Ventilator gleichmäßig durchlaufen, d. h. nur die Auslaßventile 35 müssen mit etwas Kraft- und Energieaufwand gesteuert werden.

Bei unverändertem T₁, T₂,P₀ wird dadurch die ausgetauschte und abgekühlte Gasmenge m_A um m_B vergrößert und dem Regeneratorsystem 11 wird während einer Periode eine größere Menge an Wärmeenergie zugeführt.

Diese größere Wärmeenergie wird dem Regeneratorsystem 11 in der Zeitperiode e-f-g während der effektiv isothermen Expansion des Gases von P₁ auf P₀ wieder teilweise entzogen, wobei ein größeres Druckverhältnis P₁/P₀ erreicht werden kann und so insgesamt pro Periode mehr Energie umgesetzt wird, wobei die am Regenerator 8 oder am Regeneratorsystem 11 insgesamt ausgetauschte Wärmeenergie wie auch die damit zusammenhängenden thermischen Verluste in einem weit geringerem Verhältnis erhöht werden.

Insgesamt wird dadurch ein besserer Wirkungsgrad erreicht.

Wenn der Massenstrom durch den verstellbaren Ventilator in 3 Stufen (aus, mittel, groß) eingestellt werden kann und die Stufe groß immer beim Unterschreiten einer bestimmten Temperatur durch einen Thermostaten eingeschaltet wird, so kann die Temperatur T₂ dadurch mit relativ geringem Aufwand ausreichend bei einem Wert stabilisiert werden.

Einsatz der in Fig. 1 charakterisierten Vorrichtung als Kältemaschine

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung kann auch als Kältemaschine betrieben werden, welche eine Gasmenge über ein großes Temperaturintervall abkühlt.

Dazu muß der dann angetriebene Ventilator (Turbine) 14 das Gas aus dem Teil des Rohrleitungssystems 19 mit dem Druck P₀ in den Teil 13 mit P₁ drücken. Die Strömungsrichtung des Gases wird (im Arbeitsvolumen überall) umgekehrt, der Aufbau der Vorrichtung und der Bewegungsablauf bleiben wie in Fig. 1 bzw. Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 dargestellt erhalten.

Das Auslaßventil 4 wird zu einem Einlaßventil indem es bei unveränderter Anschlagsrichtung in der Zeitperiode c-d-e z. B. durch eine angreifende mit dem Steuersystem verbundene Feder gegen den Strömungsdruck offengehalten wird. Das dann mit dem Druck P₁ einströmende Gas gibt bei der Abkühlung Wärmeenergie an das Regeneratorsystem 11 ab.

Dem Regeneratorsystem wird während der Zeitperiode e-f-g bei der effektiv isothermen Expansion des Gases (wie vorne beim Gasverdichter; Kraftmaschinen) von P₁ auf P₀ Wärmeenergie entzogen. Wie vorne bei der Beschreibung der Kraftmaschine gezeigt, wird auch bei der Kältemaschine durch das Zusammenwirken der Teilprozesse in den Zeitperioden c-d-e und e-f-g ein in Hubrichtung lineares Temperaturfeld T (r) in der Regeneratorstruktur 11 ausgebildet, dessen mittlere Temperatur T_m bei der Kältemaschine unter der Kühlertemperatur T_k liegt. (Zeitliche Entwicklung von T_m(t) in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6: Ersetze max. T_m(t) durch min. T(t).

Dadurch wird die mittlere Temperatur im Arbeitsvolumen beim Zusammenschieben des Regeneratorsystems 11 in der Zeitperiode g-h-a vergrößert.

Die Einlaßventile der Kraftmaschine 3 können bei der Kältemaschine als Auslaßventile wirken, wenn sie bei unveränderter Anschlagsrichtung in dieser Zeitperiode g-h-a z. B. durch eine angreifende, mit dem Steuersystem verbundene Feder gegen den Strömungsdruck offengehalten werden und Gas aufgrund der Erhöhung der mittleren Temperatur im konstanten Arbeitsvolumen bei konstantem Druck P₀ in den Teil des Rohrleitungssystem 19 ausströmt.

Bevor dieses Gas erneut durch den Ventilator (Turbine) verdichtet wird, nimmt es im Wärmetauscher 18 die von der Abkühlung des anderen Gasstromes stammende Wärmeenergie auf.

Wenn das abzukühlende Gas direkt bei 15 in das Rohrleitungssystem der Kältemaschine (vgl. Fig. 1) eingebracht und bei 19 wieder entnommen wird, so können die Verluste und der konstruktive Aufwand des Wärmetauscher 18 entfallen.

In der Zeitperiode c-d-e wird bei konstantem Arbeitsvolumen die mittlere Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen durch die Ausdehnung des Regeneratorsystems 11 erniedrigt, was aufgrund des offengehaltenen Ventils 4 bei konstantem Druck P₁ zu einem Einströmen von wärmerem Gas, einer zusätzlichen Wärmeenergiezufuhr an die Regeneratorstruktur 11 und der Schließung des Kreisprozesses führt.

Erreichen einer größeren Temperaturdifferenz T₁-T₂ beim Einsatz der in Fig. 1 charakterisierten Vorrichtung als Kältemaschine

Die in Fig. 1 dargestellte und bereits als Kraftmaschine beschriebene Vorrichtung kann, wie bereits weitgehend vorne dargestellt, auch als Kältemaschine betrieben werden. Wie bei der Kraftmaschine kann bei offenem Ventil 33 und stehendem Ventilator 34 ein größerer Temperaturunterschied der vom Arbeitsvolumen aufgenommenen und abgegebenen Gasmenge der Masse m_A erreicht werden, wenn in der Zeitperiode g-h-a eine Gasmenge der Masse m_H durch das in diesem Fall bei gleichem Anschlag als Auslaßventil wirkende Ventil 35 in den Raum 15 ausströmt, welches in dieser Zeitperiode g-h-a durch das Steuersystem gegen den Strömungsdruck offengehalten wird. In der selben Zeitperiode g-h-a wird auch Luft durch die Turbine 14 und das Ventil 4 in das Arbeitsvolumen gedrückt.

Bei unveränderten T₁, P₁, P₀ wird dem Regeneratorsystem 11 während einer Periode nur dann eine gleich große Wärmeenergie zugeführt, wenn das Gas stärker abgekühlt wird.

So kann bei gleichem Druckverhältnis P₁/P₀ eine größere Temperaturdifferenz T₁-T₂ erreicht werden.

Bei konstantem Druckverhältnis P₁/P₀ kann die Temperatur T₂ durch eine einfache Thermostat-Steuerung für das Auslaßventil 35 relativ einfach stabilisiert werden.

Das Auslaßventil 35 wird dabei nur dann geöffnet, wenn das Gas bei 19 die festgelegte Temperatur (gerade) überschreitet.

Erreichen einer kleineren Temperaturdifferenz T₁-T₂ beim Einsatz der in Fig. 1 charakterisierten Vorrichtung als Kältemaschine

Die in Fig. 1 dargestellte Kraftmaschine kann, wie bereits vorne dargestellt auch als Kältemaschine betrieben werden. Soll wie bei der Kraftmaschine auch bei der Kältemaschine für eine bestimmte Abkühlung mit einer größeren Druckdifferenz P₁-P₀ gearbeitet werden, so kann dies erreicht werden, wenn in der Zeitperiode g-h-a die Gasmenge der Masse m_B durch ein weiteres (angesteuertes) Einlaßventil 35 in den Strömungskanal 12 mit einem Ventilator 34 aus dem Raum 15 eingeblasen wird.

Dem Regeneratorsystem 11 wird dadurch im Betriebszustand eine im Vergleich zum Betrieb ohne das Ventil 35 entsprechend größere Wärmeenergie zugeführt und bei der isothermen Expansion in der Zeitperiode e-f-g durch eine Expansion mit größerem Druckverhältnis P₁/P₀ entsprechend mehr Wärmeenergie wieder entzogen.

Die Vorteile dieser Maßnahmen oder die Regelung der Temperatur T₂ sind weitgehend analog wie bei der entsprechend betriebenen Kraftmaschine zu Fig. 1.

Wirkung als Wärmepumpe

Wenn bei den vorne beschriebenen Kältemaschinen das Steuersystem durch Umkehr aller Bewegungsrichtungen so läuft, daß die bewegten Teile ihre Position gemäß Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 in der umgekehrten Reihenfolge h-g-f-e-d-c-b-a h ändern und Ventilator- Arbeitsrichtungen relativ zu Fig. 1 unverändert bleiben, so wirken diese Vorrichtungen als Wärmepumpen, welche das eingeblasene Gas über vergleichbare Temperaturintervalle bei vergleichbaren Druckverhältnissen erwärmen, anstatt abzukühlen.

Der Kreisprozeß beim Einsatz einer Vorrichtung nach Fig. 1 als Wärmepumpe

In der Zeitperiode g-f-e wird bei der isothermen Kompression (bei geschlossenen Ventilen) des Gases von P₀ auf P₁ dem Regeneratorsystem 11 Wärmeenergie zugeführt.

Beim Zusammenschieben des Regeneratorsystems 11 in der Zeitperiode e-d-c wird durch das offengehaltene Ventil 4 von der Turbine Gas der Temperatur T_H vom Arbeitsvolumen bei dem Druck P₁ aufgenommen, da die mittlere Temperatur abgesenkt wird.

In der Zeitperiode c-b-a wird das Gas bei geschlossenen Ventilen auf den Druck P₀ expandiert, und so dem Wärmetauscher Wärmeenergie bei der Temperatur T_k entnommen. In der Zeitperiode a-h-g wird die mittlere Temperatur im Arbeitsvolumen mit der Ausdehnung des Regeneratorsystems 11 erhöht und bei P₀ wird durch die Ventile 3 Gas der Temperatur T₁ abgegeben.

Wenn dazu simultan durch das Ventil 35 Gas mit ca. der Temperatur T_H von Ventilator 34 aus dem Raum 15 in den Strömungskanal 12 geschoben wird, so wird die Differenz der Temperaturen T_H-T₁ bei gleichem Druckverhältnis P₁/P₀ verkleinert.

Diese Änderungsmaßnahme führt wie bei der Kraftmaschine bei thermischen Verlusten in etwa der selben Größe zu einer größeren Umsetzung von mechanischer Energie.

Wenn in der Zeitperiode a-h-g durch das über die Gastemperatur bei 15 gesteuerte Ventil 35 Gas aus dem Arbeitsvolumen in den Raum 15 des Rohrleitungssystem gelangt, so kann dadurch eine größere Temperaturdifferenz erreicht werden (vgl. Fig. 1 entsprechende Kälte oder Kraftmaschine).

Mit dieser Wärmepumpe kann Frischluft gefiltert und erwärmt werden.

Die Regeneratoren im Arbeitsvolumen wirken als Filter.

Die der Frischluft zugeführten Wärmeenergie stammt zum Teil aus einem kälteren Wärmereservoir wie der Umgebungsluft oder dem Grundwasser.

Die skizzierte Wärmepumpe kann so konstruiert sein, daß die Luft praktisch nicht in den Kontakt mit Schmierstoffen kommt und die Filter bei Verschmutzung einfach gewechselt werden können.

heißes Gas + kühles Gas ergibt warmes Gas mit höherem Druck

Um in ein Arbeitsvolumen zwei Gasmengen der Massen m₁, m₂ mit den Temperaturen T₁, bzw. T₂ aufzunehmen und bei einer zwischen T₁ und T₂ liegenden Temperatur T₃ bei höherem Druck wieder abgeben zu können, muß im Vergleich zu den in Fig. 1 dargestellten Entropietransformatoren folgendes abgeändert werden:

• a) am Kolben 2 sind Ventile der Art 3 angebracht, durch welche das kalte Gas aus einem relativ zur Änderung des Arbeitsvolumen großen mit dem Zylinder 1 gebildeten Pufferraum in das Arbeitsvolumen einströmen kann. Zwischen diesen Ventilen und dem angetriebenen flachen Rahmen 6 des Regenerators 8 ist ein zu 11 analoges Regeneratorsystem angeordnet. Der Wärmetauscher 7 kann entfallen. Der Bewegungsablauf, sowie die Änderung der mittleren Temperatur T_m(t) oder der Druck im Arbeitsvolumen P(t) entsprechen dennoch weitgehend den qualitativen Darstellungen in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6. In der Zeitperiode g-h-a wird durch die jeweiligen Ventile Gas mit der Temperatur T₁, bzw. T₂ eingesaugt. Bei einer entsprechenden Einstellung des Verhältnisses der Massen der eingesaugten Gasmengen m₁ (T₁) und m₂, ergibt sich in Hubrichtung ein linearer Temperaturverlauf. Dies müßte sich für den Wirkungsgrad als ideal erweisen.

Durch Ventile müssen die in das Arbeitsvolumen einströmenden Gasmengen entsprechend reguliert werden.

Soll das kühlere Gas nur eine geringere Temperaturänderung erfahren, so wird wie vorne beschrieben während dessen Einströmvorgang durch ein weiteres Ventil (vgl. 35) mit einem Ventilator Gas aus dem Arbeitsvolumen gesaugt.

Zum Strömungskanal 12 kommt ein weiterer spiegelbildlich zum Regenertor 8 angeordneter Strömungskanal für das aus dem Arbeitsvolumen strömende Gas. An jeden dieser Strömungskanäle grenzen jeweils die Ventile 4 und 35 bzw. entsprechende Ventile an, durch die die Temperaturintervalle für die ausgetauschten Gasmengen über weite Bereiche (vgl. zu Fig. 1b, 1c) variiert werden können.

Insgesamt ist dieser Entropietransformator evtl. einfacher aufzubauen, da kein Wärmetauscher (z. B. Autokühler) notwendig ist.

Außerdem kann keine plötzliche Dampfentwicklung durch entwichenes Kühlwasser auftreten.

Wie vorne bereits beim Gasverdichter gezeigt, kann auch diese Konstruktion so betrieben werden, daß lauwarmes Gas mit höherem Druck durch eine Turbine in das Arbeitsvolumen gepreßt und dadurch die Strömungsrichtung aber nicht der periodische Bewegungsablauf(vgl. Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6) geändert wird und aus dem Arbeitsvolumen heißes und kaltes Gas bei niedrigerem Druck ausströmen.

Kombination von Kältemaschine und Kraftmaschine

Steht heißes Gas und kühles Gas oder Kühlwasser der Temperatur T_k zur Verfügung, so kann Gas durch einen Entropietransformator mit 2 Arbeitsvolumina unter die Kühlwassertemperatur T_k abgekühlt werden.

Im Prinzip wird dazu bei einer der vorne beschriebenen Kältemaschinen der angetriebene Ventilator 14 durch eine der vorne beschriebenen Vorrichtungen mit der Wirkung eines Gasverdichters ersetzt, wobei das heiße Gas vom Arbeitsvolumen, welches dem Gasverdichter zugeordnet werden kann, aufgenommen und bei höherem Druck durch das Auslaßventil 4 dieses Arbeitsvolumens in einen Raum des Rohrleitungssystems abgegeben wird, an den ein pufferndes Druckgefäß angeschlossen sein kann und von wo aus das Gas evtl. nach einer vorherigen Abkühlung auf ca. T_k durch das als Einlaßventil wirkende Ventil 4 in das Arbeitsvolumen einströmt, welches der Kältemaschine zugeordnet werden kann.

Aus diesem Arbeitsvolumen strömt das unter T_k abgekühlte Gas durch die Ventile 3 und evtl. 35 aus.

Für die Abstimmung von Druck- und Temperaturdifferenzen können (wie vorne dargestellt), die periodische Durchströmung der Ventile 35 der beiden Arbeitsvolumina entsprechend eingestellt werden.

Laufen in einem Arbeitsvolumen die in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 I dargestellten Bewegungen simultan ab, so kann das puffernde Druckgefäß kleiner dimensioniert werden, oder entfallen.

Es ist auch interessant, diese Kombination als Wärmepumpe für Flüssigkeit zu verwenden.

Weitere interessante Kombinationen dienen der Erhöhung der Heizzahl auf einen Wert über 1.

So wird von einem ersten Arbeitsvolumen wie vorne beschrieben je eine heiße und kalte Gasmenge aufgenommen und als kühle Gasmenge bei höherem Druck wieder abgegeben und aufgenommen von einem zweiten Arbeitsvolumen, das es als warme Gasmenge beim Ausgangsdruck wieder abgibt. Dabei wurde im zweiten Arbeitsvolumen die Flüssigkeit eines Wärmetauschers oder eine zusätzliche Gasmenge abgekühlt.

Konstantes Arbeitsvolumen

Beschriebene Funktion: Teil eines Gasverdichters (Kraftmaschine). Das in Fig. 8, Fig. 9 oder Fig. 10 dargestellte Arbeitsvolumen eines Entropietransformators, weist z. B. als Teil einer Kraftmaschine im Vergleich zu dem in Fig. 1 oder Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 gezeigten zwei für die Thermodynamik entscheidende Unterschiede auf:
Erstens wird das Arbeitsvolumen in der Größe nicht verändert.

Zweitens wirken anstatt des in Fig. 1 dargestellten relativ homogenen Regeneratorsystems 11 in dem Arbeitsvolumen zu Fig. 8, Fig. 9 oder Fig. 10 vier diskrete, starr aufgebaute Regeneratoren 36, 37, 38, 39, an welchen wie an den zwei weiteren Regeneratoren 40 und 41 je vier Rohre befestigt sind die jeweils Teil einer der vier konzentrischen Anordnungen von Rohren 42 des Steuersystems sind. Diese Komponenten 36-41 sowie der Rahmen mit dem als Kühler wirkenden Wärmetauscher 43 sind mit V2A-Abdichtbürsten auf Bronze-Zylinderwandbleche 44 wie auch die Rohre für die Wärmetauscherflüssigkeit 45, 46 so abgedichtet, daß sie im Betriebszustand vom Arbeitsmittel bei minimaler (unter 10%) Verlustströmung zwischen Dichtung und Zylinderwand durchströmt werden.

Der periodische Bewegungsablauf dieser Komponenten ist qualitativ in Fig. 9 I oder Fig. 10 I dargestellt mit den Bezeichnungen H: für Hub und t: für Zeit.

Die Regeneratoren sind aus einem unteren V2A-Lochblech mit möglichst geringen Metallflächenanteil mit zur Verstärkung aufgeschweißten, parallel zum Lochblech offenen U-Profilen aus V2A in welche mit V2A-Gewebe (Drahtdurchmeser ca. 0,1 mm) umhüllte Metallfasern (Schwerpunkt des Durchmessers bei 40 Mykrometern) eingeschoben sind, die durch ein weiteres Lochblech eingespannt und eingeschlossen sind.

Die beiden Lochbleche sind durch eine Drahtwicklung dort zusammengehalten, wo die Lochbleche so verformt worden sind, daß die äußeren Flächen dieser Regenerators trotz der Drahtwicklung keine lokale Erhebung aufwiesen.

Am Rand geht das Lochblech in ein Blech ohne Löcher über, wodurch die Dichtungen gehalten und zu den Metallfasern so abgedichtet werden, daß diese durchströmt werden.

Ansonsten wird ähnlich wie bei der Kraftmaschine wie zu Fig. 1, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 durch ein Druckgehäuse 47, Einlaß- 48 und Auslaßventile 49 ein mit Gas als Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingeschlossen. Das Gas kann durch die Einlaßventile aus einem Raum des Rohrleitungssystem der 15 in Fig. 1 entspricht in das Teilvolumen zwischen Zylinderdeckel und dem Regenerator 36 einströmen und aus einem Raum zwischen den Regeneratoren 39 und 40 durch ein Rohr 50 ausströmen, in dem konzentrisch und in fester Verbindung ein Rohr 45 mit der Leitung 46 für die Wärmetauscherflüssigkeit verläuft und das periodisch in eines der das Arbeitsvolumen begrenzenden, nicht periodisch bewegten Rohre 51 mit Bürsten 52 gedichtet einfährt. Aus diesem Rohr 51 kann das Gas durch die Auslaßventile 49 in einen Raum des Gas-Rohrleitungssystems gelangen, der in Fig. 1 13 entspricht.

Bei der in Fig. 9 I dargestellten periodischen Bewegung der Elemente 36-41, 43 werden diese Elemente in der Mitte des Arbeitszylinders auf einem feststehenden Rohr in Hubrichtung geführt. An jedem der 6 Regeneratoren 36-40, 41 sind vier an einem nur in Richtung des Flächenschwerpunktes des Regenerators bewegbare Schlitten 53 angebracht an denen von jedem der vier konzentrischen Rohranordnungen 42 ein Rohr mit Bajonettverschluß 54 so befestigt ist, daß die Schlitten 53 auch als Führung für das innenliegende Rohr dienen.

Je zwei aneinander anliegende Rohre der Rohranordnungen 42 weisen eine größere Längen- als Hubdifferenz auf (vgl. Fig. 9 I) wobei das Rohr mit kleinerem Durchmesser länger ist.

Die an einem Ende mit den Regeneratoren 36-40 durch den Schlitten 53 beweglich verbundenen Rohre sind am anderen Ende über je zwei einander relativ zur Rohrachse gegenüberliegende Halterungen für Lager 55 mit zwei Hebeln 56 verbunden, welche am anderen Ende beweglich verbunden sind mit je zwei pro Rohranordnung 42 bzgl. der Rohrachse gegenüberliegenden Hebel 57 auf denen der Angriffspunkt 58 für die bewegliche Verbindung in mehreren gleichmäßigen Abständen um so weiter von der Rohrachse entfernt ist, je größer der Rohrdurchmesser ist.

Das an einem Ende mit dem Regenerator 41 verbundene, in der Rohranordnung 42 ganz innen liegende Rohr ist am anderen Ende über zwei an den Hebeln der anderen Rohre seitlich vorbeigeführten Stangen 59 mit einem kurzen Stück Rohr 60 verbunden, welches auf dem an Regenerator 36 befestigten Rohr gleiten kann und an dem wie oben beschriebenen ebenfalls zwei Hebel der Art 56 beweglich verbunden sind, die am anderen Ende mit der größten Entfernung von der Rohrachse mit den Hebeln 57 verbunden sind.

Die gesamte bewegte Struktur von 55-60 wird auch im Betriebszustand von einem Gehäuse 61 so dicht umschlossen, daß möglichst wenig toter Raum bleibt, da innerhalb dieses Gehäuses, das mit dem Arbeitsvolumen verbunden ist, der Druck periodisch geändert wird, d. h. dieses Gehäuse ist Teil des Druckbehälters.

Da die durchströmte Fläche der Wärmetauscher bei Verwendung von Autokühlern und dem Platzbedarf für den diese tragenden Rahmen entscheidend kleiner als die Fläche im Arbeitsvolumen senkrecht zum Hub ist, wurde der in Fig. 9 I dargestellte Bewegungsablauf gewählt, wobei in der Zeitperiode a-b-c kein Regenerator an der Wärmetauscherstruktur 43 anliegt und vor allem die Autokühler vom Gas durchströmt werden.

In der Zeitperiode e-f-g liegen die Regeneratoren 40 und 41 dicht an der Wärmetauscherstruktur an, deren großvolumige Zwischenräume somit Holz (oder GfK) durchströmbar ausgefüllt sind, daß die Regeneratoren möglichst gleichmäßig durchströmt werden. Dabei muß in der Wärmetauscherstruktur 43 das am Autokühler vorbeiströmende Gas einen entscheidend größeren Strömungswiderstand überwinden, als das durch einen Autokühler strömende, damit die Durchströmung des Autokühlers mit Gas in der Zeitperiode a-b-c bei einem nur geringen Umgehungs-Gas-Strom erfolgt. Beim Regenerator 39 ist der verschiebbare Schlitten 53 mit Schrauben und Distanzrohre (118) welche durch den Schlitten des Regenerators 40 geführt sind, mit dem Rahmen der Wärmetauscher-Struktur 43 in festen Abständen verbunden. Mit diesem Rahmen verbunden sind auch die Rohre 45, innerhalb derer die Leitungen 46 für die Wärmetauscherflüssigkeit angeordnet sind. Diese Rohre werden durch Rohre 62, die auch Teil des Druckgehäuses bilden, und Dichtungen 63 aus dem Arbeitsvolumen geführt und mit einem Rahmen 64 verbunden.

Zwei an diesem Rahmen biegesteif befestigte in Hubrichtung verlaufende, bzgl. der Mittelachse des Arbeitsvolumens in Hubrichtung gegenüberliegend angeordnete Rohre 65 werden durch je zwei Gleitbuchsen 66 welche an einem parallel verlaufenden, mit dem Druckgehäuse fest verbundenen Rohr 67 befestigt sind in der Hubrichtung parallel geführt.

Zugfedern 68, die zwischen den oberen Enden des fest stehenden Rohres 67 und dem unteren Ende des am bewegten Rahmen 64 befestigten Rohre 65 gespannt sind, kompensieren zum Teil die Gewichtskraft der bewegten Struktur.

Am Rahmen 64 sind zwei Pleuel 69 so beweglich befestigt, daß die Lager bzgl. der Mittelachse des Arbeitsvolumens in Hubrichtung gegenüberliegend angeordnet sind.

Die anderen Enden dieser Pleuel 69 sind jeweils an Ketten 70 mit einer zu den Kettenbolzen parallelen Lagerachse befestigt.

Das an der Kette 70 befestigte Lager wird durch zwei identische Scheiben 71 mit je zwei Bohrungen 72 gebildet, wobei die Scheiben 71 in die Bohrung 73 des Pleuels 69 von beiden Seiten eingreifen, das Pleuel 69 durch ihren Bund 74 umschließen und mit den Bolzen des Kettenschlosses 75 einer dreifach Kette an der zweifach Kette 70 befestigt und in ihr eingegliedert werden.

Je eine der Ketten 70 verläuft über zwei einseitig so gelagerte Kettenräder 76, daß die parallelen Lagerachsen, senkrecht zur und mit einer Verschiebungssymmetrie in Hubrichtung angeordnet sind und das Pleuel beim Kettenumlauf nicht anstößt. Am unteren dieser Kettenräder ist auf derselben Achse ein weiteres Kettenrad 77 mit verstellbarem Relativwinkel befestigt, welcher über eine weitere Kette 78 mit einem Kettenrad 79 gekoppelt ist, welches mit einem von zwei einachsig gelagerten zweifach Kettenrädern 80 auf einer Achse mit verstellbarer relativer Phase verbunden ist, über welche eine dreifach Rollenkette 81 so verläuft, daß sie über das Kettenrad in Richtung der Kettenbolzen auf der Seite übersteht, an der keine Achse zum Kettenrad führt.

Die Teilkreisradien der Kettenräder 77 und 79, sowie 80 und 76 sind jeweils gleich groß, die Ketten 81 und 70 sind gleich lang.

Aus der Rollenkette wird ein Kettenglied mit Rollen entfernt und dafür ein Hebel 82 zwischen zwei aus der Kette stammenden Bleche 83 mit je zwei Löchern zusammen mit einer einfach gebohrten Scheibe 84 durch zwei Kettenschlösser (Steckglieder mit Federverschlüssen) 85 und weiteren Kettengliedern 86 dort eingesetzt, wo aufgrund des Überstandes der Kette kein Kontakt zu den Kettenrädern stattfindet.

An einer anderen Stelle der Kette in der selben Spur ist ein weiterer Hebel 87 in derselben Weise an einem Ende drehbar befestigt und so gekröpft, daß das andere Ende auf einem Lager 88 zwischen den auf der selben Achse gelagerten Enden des anderen Hebels 82 und des Pleuels 89 drehbar befestigt ist.

Der Abstand der Lager-Achsen der Hebel 87, 32 entspricht dem Teilkreisradius der zweifach Kettenräder 79 Kettenräder) oder 76.

Das Pleuel 89 ist am anderen Ende an einem weiteren Rahmen 90 drehbar gelagert befestigt.

An dem Rahmen 90 sind vier in Hubrichtung verlaufende Rohre 91 befestigt, welche durch Dichtungen 92 in Rohre eintauchen, die zum Druckgehäuse gehören und an den anderen Enden mit den Schlitten 53 des obersten Regenerators 36 verbunden sind. Die Achsen der bzgl. der Mittelachse des Arbeitsvolumens in Hubrichtung äußeren unteren Kettenrädern 76 sind so lange, daß genügend Raum bleibt, um am anderen gelagerten Ende ein weiteres Kettenrad 94 zu befestigen, das mit einer darüber geführten Kette 95, 96 mit einem Kettenrad 97 verbunden ist, welches auf einer Achse befestigt ist, die Teil des elektrischen Getriebemotors bildet (der mit zusätzlichem Schwungrad auf der Motorachse ausgestattet ist.

Damit die oben bemerkte weitgehende Spiegelsymmetrie des Kettenantriebes auch für die Umdrehungsrichtung der Kettenräder gilt, wird eine Kette durch 2 Umlenk- Kettenrollen 98 so geführt, daß die Kettenräder 97 und 94 in die Glieder der Kette 95 von verschiedenen Seifen eingreifen.

Um die in Fig. 9 I qualitativ dargestellten Bewegungen bei akzeptablen Beschleunigungen erreichen zu können, müssen die Abstände der Lager der Hebel 82, 87 geeignet gewählt werden, sowie die Ketten entsprechend aufgespannt und durch Einstellen der Phase der Kettenräder 77 und 76 oder 79 und 80, welche auf einer Achse befestigt sind, passend justiert werden.

Die gesamte Kettenlagerung weist weitgehend auch bzgl. der Umlaufrichtung eine Spiegelsymmetrie bzgl. der Ebene auf, in der die Mittelachse in Hubrichtung des Arbeitsvolumens und eine parallele zu den Lagerachsen der Kettenräder liegen.

Diese Bewegung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zeitperiode a-b-c des Kreisprozesses die Regeneratoren 36-40 weitgehend aneinander anliegen und bei der Bewegung von einem Teil des Gases im Arbeitsvolumen vom Kühler her durchströmt werden.

Das Leitungsrohr 46 durchstößt die Befestigung des Rohres 45 am unteren Hubrahmen 90, ist dort gegen das Rohr 45 gedichtet und durch eine Schraube verlaufend in einem dort anstehenden Distanzrohr so befestigt, daß es zur Montage in das Rohr 45 um ca. 10 cm eingeschoben werden kann. So kann der kurze Verbindungsschlauch vom Leitungsrohr zum Auto-Kühler-Stutzen montiert werden. Über jedes der Rohrstücke 45, in denen die Leitungsrohrstücke 46 für die Wärmetauscherflüssigkeit (Wasser mit Frostschutzmittel) verlaufen, ist am Ende im Arbeitsvolumen eine Rohrhülse 99 anliegend darübergeschoben, auf der die Dichtungen 100 des Regenerators 40 gleiten und an der kleine Metallteile 101 mit Löchern in Hubrichtung festgeschweißt sind, durch die es mit dem Luft-Führungsrohr 50 mit festgeschweißten Muttern (120) verschraubt ist.

Am gemeinsamen Ende sind das Rohrstück 45 und die Rohrhülse 99 in radialer Richtung mit einem Metallstück (119) verschraubt, an welchem der Rahmen angeschraubt wird, der den Wärmetauscher trägt.

Dadurch können die Rohrstucke 45, 46 bei der Montage von außen in das Druckgefäß durch Dichtungen 63 eingeschoben werden.

Das periodisch bewegte starre Rohrleitungssystem für die Wärmetauscherflüssigkeit eines Wärmetauschers weist in Durchflußrichtung vor und nach dem Wärmetauscher zwei in Hubrichtung verlaufende Rohre 102, 103 auf, welche jeweils in ein separates stehendes Gefäß 104, 105 mit Wärmetauscherflüssigkeit von oben eintauchen, wobei eine Pumpe 106 die Wärmetauscherflüssigkeit vom Wärmetauscher im Arbeitsvolumen in das Gefäß 105 pumpt, von wo aus sie nach Wärmeabgabe in einem weiteren ruhenden (z. B. durch Grundwasser) gekühlten Wärmetauscher in das andere Gefäß 104 fließen.

Der Flüssigkeitsspiegel dieser Gefäße mit Öffnung sollte, anders als in Fig. 8 dargestellt, unterhalb des Arbeitsvolumens liegen, so daß bei einem Leck oder Loch im Flüssigkeitskreislauf keine größere Ansammlung von Flüssigkeit im Arbeitsvolumen stattfindet, was zu einer gefährlichen plötzlichen Dampfentwicklung führen könnte, sondern durch den Unterdruck Gas in das Wärmetauscherflüssigkeitsleitungssystem eingesaugt und so das Rohrleitungssystem entleert wird.

Um diese Entieerung vollständig erreichen zu können, ist in das Rohr 102 vom Gefäß 104 aus ein dünner Schlauch (Gartenschlauch) bis zur tiefsten Stelle des Wärmetauschers im Arbeitsvolumen eingeschoben.

Die Wärmeausdehnung des Materials wird bei der angestrebten Größenordnung (100 Liter Arbeitsvolumen) der Maschine zum Problem. Dem wird dadurch begegnet, daß das Druckgefäß 47 selbst weitgehend auf Umgebungstemperatur bleibt und gegen den heißen Innenraum (z. B. mit Glasschaum 107) raumfüllend isoliert ist.

Die Zylinderwand 44 in Hubrichtung wird dann aus zwei Schichten von versetzt angeordneten Blechstreifen der Breite 20-30 cm gebildet, wobei die ca. 3-5 mm breiten Fugen in Hubrichtung verlaufen.

Die weitgehend senkrecht zur Hubrichtung angeordneten Flächen des Druckgehäuses sind ebenfalls z. B. mit Glasschaum 107 weitgehend gegen den Innenraum raumfüllend isoliert, welcher durch ein verstärktes ebenes Blech gehalten wird. An den Durchstößen z. B. der Elemente des Steuersystems muß dieses Blech in Richtung seines Flächenschwerpunktes großzügig ausgespart werden und am Rand einen entsprechenden Abstand zu Angrenzendem aufweisen.

Die Ventile 48 und/oder 49 werden über einen Bowdenzug oder ein Gestänge durch einen Hebel geöffnet oder offengehalten, der mit einer Rolle auf Steuerplättchen gedrückt wird, die an den Kettenglieder der Ketten 70 oder 81 befestigt sind.

Um diese Ventile auch bei größerer Druckdifferenz und Unterdruck im Arbeitsvolumen öffnen zu können, wird ein dazu paralleles Ventil mit deutlich kleinerer Querschnittsfläche zur Druckdifferenzabsenkung vorher durch dieselbe Ansteuerung geöffnet.

In dem Teilvolumen, welches vom Arbeitsvolumen nur durch den Regenerator 41 abgegrenzt wird, werden vom Gas zu durchströmende, senkrecht zur Hubrichtung angeordnete Gitterebenen 108 durch das Steuersystem wie in Fig. 9 I charakterisiert, so bewegt, daß sie zu diesem Regenerator 41 oder der benachbarten, bereits bewegten Gitterebene entweder einen bestimmten Abstand (z. B. 20% des Gesamthubs) einhalten oder möglichst nah an der Begrenzungsfläche des Druckgefäßes verbleiben. Für den Antrieb der Gitterebenen 109 in dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens, welches nur durch den Regenerator 36 abgegrenzt wird gilt weitgehend das selbe. Bei diesem periodischem Bewegungsablauf werden diese Gitterebenen im Betriebszustand weitgehend nur von Gas mit konstanter Temperatur durchströmt und es wird die Ausbildung von Wirbelströmungen stark behindert, durch welche es zu einer Vermischung von Gasmengen mit den maxmalen Temperaturunterschieden in diesen Teilvolumen kommen kann.

Antrieb: Vgl. Patentanspruch 99, 100.

Das in Fig. 8 dargestellte Arbeitsvolumen wird wie das Arbeitsvolumen in Fig. 1 an ein Rohrleitungssystem angeschlossen und in das umgebende System integriert.

Beim Regenerator 39 ist der verschiebbare Schlitten 53 mit Schrauben und Distanzrohre 118 welche durch den Schlitten des Regenerators 40 geführt sind, mit dem Rahmen der Wärmetauscher-Struktur 43 in festen Abständen verbunden.

Am gemeinsamen Ende sind das Rohrstuck 45 und die Rohrhülse 99 in radialer Richtung mit einem Metallstück 119 verschraubt, an welchem der Rahmen angeschraubt wird, der den Wärmetauscher trägt.

Über jedes der Rohrstücke 45, in denen die Leitungsrohrstücke 46 für die Wärmetauscherflüssigkeit (Wasser mit Frostschutzmittel) verlaufen, ist am Ende im Arbeitsvolumen eine Rohrhülse 99 anliegend darübergeschoben, auf der die Dichtungen 100 des Regenerators 40 gleiten und an der kleine Metallteile 101 mit Löchern in Hubrichtung festgeschweißt sind, durch die es mit dem Luft-Führungsrohr 50 mit festgeschweißten Muttern 120 verschraubt ist.

Kreisprozeß des Gases im in Fig. 8 dargestellten konstanten Arbeitsvolumen

Die grundsätzlichen Überlegungen, welche zur in Fig. 1 oder 3 charakterisierten u. a. als Gasverdichter eingesetzte Anlage angestellt wurden, gelten auch für diese in Fig. 8 oder Fig. 9 charakterisierte mit der Wirkung als Gasverdichter eingesetzte Anlage.

So kann auch hierzu davon ausgegangen werden, daß die Regeneratoren 36-40 im Gleichgewichts-Betriebszustand ein Temperaturprofil aufweisen, dessen mittlere Temperatur T_mg bedeutend über der Temperatur T_k des Kühlers liegt.

Der qualitative zeitliche Verlauf der mittleren Temperatur im Arbeitsvolumen T_m(t) ergibt sich daraus direkt und ist in Fig. 9 II qualitativ dargestellt.

Die Ein- und Auslaßventile sollen wie in Fig. 1 gezeigt mit den umgebenden Systemen verbunden sein, d. h. aufgrund des Reserveraums 17 entspricht der Druck P₀ in dem Teil des Rohrleitungssystems vor den Einlaßventilen 48 atmosphärischem Druck. Die Turbine 14 in Fig. 1 soll so arbeiten, daß durch das Zusammenwirken mit einem vorgeschalteten Ausgleichsdruckgefäß im Raum des Rohrleitungssystems angrenzend an das Auslaßventil 13 der Druck P₁ nur gering relativ zur Druckdifferenz P₁-P₀ verändert wird.

Die Ventile 49 und 48 werden durch den (Strömungs-)Druck des Gases geöffnet und/oder geschlossen.

Im Gleichgewichts- Betriebszustand hat das Gas im Arbeitsvolumen seine niedrigste mittlere Temperatur T_m(t) vgl. Fig. 9 I zum Zeitpunkt a erreicht.

Direkt danach wird das Einlaßventil geschlossen durch den Strömungsdruck von aus dem Arbeitsvolumen infolge der Anhebung der mittleren Gastemperatur T_m im Arbeitsvolumen strömendem Gas.

Solange der Druck im Arbeitsvolumen kleiner als der Druck P₁ auf der anderen Seite der (des) Auslaßventils 49 bleibt, ist auch dieses geschlossen.

Mit der Erhöhung der mittleren Gastemperatur T_m(t) im Arbeitsvolumen steigt infolge dessen der Druck in der Zeitperiode a-b-c von P₀ auf P₁:

Dabei wird vom verdichteten Gas Wärmeenergie an den Kühler abgegeben. Zum Zeitpunkt e hat das Gas im Arbeitsvolumen die höchste mittlere Temperatur T_m(t) erreicht.

Bei der anschließenden Absenkung von T_m(t) in der Zeitperiode e-f-g wird das Auslaßventil durch den gegenüber P₁ abgesenkten Druck im Arbeitsvolumen wieder geschlossen. Der Druck im Arbeitsvolumen ist für eine Öffnung der Einlaßventile noch zu groß, so daß die Absenkung von T_m(t) zu einer Verringerung des Drucks P(t) im Arbeitsvolumen führt. Dabei wird von den Regeneratoren 37-40 Wärmeenergie abgenommen, (vgl. Q_efg) da das durchströmende Gas zwischen zwei Regeneratoren wieder expandiert wird.

Bei einer weiteren Erhöhung von T_m(t) in der Zeitperiode c-d-e wird das Auslaßventil durch den etwas höheren Druck im Arbeitsvolumen geöffnet und es strömt eine Gasmenge der Masse m_A aus.

Zum Zeitpunkt e ist die maximale mittlere Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen erreicht.

In der anschließenden Zeitperiode e-f-g ist die Masse des Gases im Arbeitsvolumen kleiner als in der Zeitperiode a-b-c.

Die Druckdifferenz von P₁-P₀ wird bereits nach einer geringeren Absenkung von T_m(t) erreicht.

Bei der weiteren Absenkung von T_m(t) wird bei konstantem Druck P₀ die Gasmenge der Masse m_A vom Arbeitsvolumen durch das Einlaßventil aufgenommen, bis zum Zeitpunkt j = a wieder der kleinste Wert für T_m(t) erreicht ist.

Die eingeströmte Gasmenge wird durch die Abgabe von Wärmeenergie an die Regeneratoren 36-40, sowie bei der Durchmischung mit kühlerem Gas abgekühlt.

Allgemein gilt: Einem durch die in Anspruch 1 charakterisierten Komponenten vom Arbeitsvolumen abgeteilten Teilvolumen wird bei einer vollen Periode Wärmeenergie entzogen, wenn es während der Zeitperiode des Druckanstiegs im Schnitt (deutlich) kleiner ist, als während dem der Druckabsenkung.

Werden bei dieser Maschine im Betriebszustand des Gleichgewichts plötzlich alle Ventile geschlossen, so läuft ein Prozeß ab, der dem einer Vuilleumier-Wärmepumpe sehr nahekommt. In diesem Fall wird Wärmeenergie aus den Teilvolumina des Arbeitsvolumens zwischen den Regeneratoren 36-40 entnommen und teilweise an den Kühler abgegeben.

Durch diesen Teil-Kreisprozeß wird ein zweiter Teil-Kreisprozeß angetrieben, der aus dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens, das nur durch Regenerator 41 abgegrenzt wird in das Teilvolumen gepumpt, welches nur durch den Regenerator 36 vom Arbeitsvolumen abgegrenzt wird.

Daß dieser Prozeß nicht ungewollt durch ein klemmendes Ventil in Gang gebracht wird und es zu Zerstörungen durch Überhitzung kommt, kann durch ein von der Temperatur des gefährdeten Teilvolumens gesteuertes Ventil verhindert werden, welches im Notfall einen konstanten Druck im Arbeitsvolumen bewirkt. Wenn das Auslaßventil durch eine entsprechend niedere Wahl des Druckes P₁ bereits einen kleinen Bruchteil der Zeitperiode a-b-c nach dem Zeitpunkt a, an dem im Arbeitsvolumen die niedrigste mittlere Gastemperatur herrscht, geöffnet wird, so wird bei diesem Kreisprozeß vor allem dann der Druck im Arbeitsvolumen erhöht, wenn das nur durch Regenerator 41 abgegrenzte und das an den Kühler angrenzende Teilvolumen weitgehend die maximale und das nur durch Regenerator 36 abgegrenzte Teilvolumen und die Teilvolumina zwischen zwei Regeneratoren weitgehend ihre minimale Größe aufweisen.

Während der Absenkung des Druckes im Arbeitsvolumen herrscht das andere extreme Größenverhältnis.

Dadurch wird die Wärmeenergie bzgl. dieser Teilvolumina durch diesen gesamten Kreisprozeß in der anderen Richtung umgesetzt, als bei geschlossenen Ventilen (vgl. oben).

Zwischen diesen beiden Extremen kann der Druck P₁ so gewählt werden, daß dem nur durch den Regenerator 36 abgegrenzten Teilvolumen des Arbeitsvolumens durch den Kreisprozeß im Schnitt pro Periode keine Wärmeenergie entnommen oder zugeführt wird.

Die Wärmeenergie, welche dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens, das nur durch den Regenerator 41 abgegrenzt wird, durch Irreversibilitäten wie Shuttle-Effekt, Wärmeleitung und den ungünstigen Wirkungsgrad des Regenerators zugeführt wird, wird bei diesem Druck P₁ durch den in Fig. 9 I dargestellten speziellen Bewegungsablauf des Regenerators 41 wieder entzogen und dem Kühler zugeführt.

Der in Fig. 10 charakterisierte Bewegungsablauf hat den Vorteil, daß die Strömungskanäle für den Gasaustausch nur in geringerem Maße durch die bewegten Regeneratoren abgedeckt oder besser ausgebildet sind.

Im Gegensatz zu den Darstellungen in Fig. 8 muß dazu der untere Hubrahmen 90 mit dem untersten Regenerator 41 verbunden sein.

Auch für diesen Bewegungsablauf im Arbeitsvolumen kann der Druck P₁ so eingestellt werden, daß für die entsprechenden Teilvolumen eine analoge Wärmeenergiebilanz ergibt.

Den Teilvolumina des Arbeitsvolumens zwischen je zwei der Regeneratoren 36-40 wird dadurch Wärmeenergie abgenommen, daß das durchströmende Gas in der Zeitperiode e-f-g zwischen zwei Regeneratoren weiter expandiert wird.

Diesen Teilvolumina wird während einer Periode dadurch Wärmeenergie zugeführt, daß aufgrund der heiß durch das Einlaßventil 48 in das Arbeitsvolumen aufgenommene und kühler durch die Auslaßventile 49 abgegebene Gasmenge der Masse m_A die Regeneratoren 36-39 bei einer Durchströmung von der heißesten Seite mit einer um diese Gasmenge der Masse m_A größeren Gasmenge durchströmt werden, als von der kühleren Seite.

Dabei bildet sich auf der kühleren Seite eines dieser homogen angenommenen Regeneratoren ein Temperaturprofil mit größerem Gradienten in Durchflußrichtung aus.

Bei der angenommenen gleichmäßigen Güte der Regeneratoren wird einem der oben definierten Teilvolumina durch die periodische Durchströmung mehr Wärmeenergie zugeführt als entnommen.

Die bei der Abkühlung der in das Arbeitsvolumen periodisch heiß einströmenden und kühler wieder ausströmenden Gasmenge der Masse m_A abgegebene Wärmeenergie wird teilweise aufgenommen durch die zwischen den Teilvolumina parallel ablaufenden Kreisprozesse mit weitgehend isothermer Wärmeenergieaufnahme und Abgabe.

Dadurch bildet sich im Arbeitsvolumen wie vorne zu Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 allgemein dargestellt, ein linearer Temperaturverlauf aus.

Dadurch weisen die Durchschnittstemperaturen von angrenzenden Teilvolumina des Arbeitsvolumens zwischen je zwei ? der Regeneratoren 36-40 bei gleicher Größe und zeitlicher Größenordnung die selbe Differenz auf wie vorne zu Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 allgemein dargestellt.

Die Arbeit, die dabei maximal verrichtet werden kann, verringert sich gegenüber der Exergie (T_u = T_k) um W_ wie zur Fig. 3 erläutert.

Durch W_ werden zum Teil die Verluste an den Regeneratoren 36-39 verringert.

Durch die Irreversibilitäten wie Wärmeleitung oder die Verluste der Regeneratoren wird nur ein kleineres Druckverhältnis P₁/P₂ erreicht und die Gasmenge m_A muß vor allem bei einer wie in Fig. 8 aufgebauten Vorrichtung mit einer Temperatur in das Arbeitsvolumen eintreten, die größer als T₁ ist.

Eines der Ventile 49 in Fig. 8 kann wie das Ventil 35 in Fig. 1 eingesetzt werden, um beim selben Verhältnis der Drücke P₁/P₀ die beschriebenen Veränderungen der Temperaturdifferenzen bei Abkühlung oder Erwärmung eines Anteils des ausgetauschten Gases zu erreichen.

Bemerkung:
Es ist ein Ventilator zum Ansaugen von Heißluft nicht unbedingt notwendig, da in das Arbeitsvolumen heiße Luft angesaugt wird, sobald der Regenerator in Bewegung ist. Solange sich der Regenerator 40 vom Einlaßventil 48 entfernt, wird heiße Luft angesaugt, kalte ausgeblasen und die Regeneratoren 36-39 erwärmt. Dabei wirkt der Strömungswiderstand des Regenerators. Wenn sich der Regenerator 40 auf die Einlaßventile zubewegt, so bleiben die Ventile geschlossen.

Mit dem Anstieg der mittleren Temperatur im Arbeitsvolumen erfolgt dann der Übergang in den vorne und in Fig. 9 dargestellten periodischen Betriebszustand.

Um die beschriebene Anordnung als Gasverdichter arbeiten zu lassen, genügt es, die Regeneratoren mit einem Elektromotor zu den Fig. 9 entsprechenden periodischen Bewegungen anzutreiben.

Abkühlung des Gases über eine größere Temperaturdifferenz T₁-T₂

Sollen in der in Fig. 8 dargestellten Anlage größere Temperaturunterschiede des vom Arbeitsvolumen aufgenommenen und abgegebenen Gases erreicht werden, so wird dies dadurch erreicht, daß in der Zeitperiode g-h-a eine Gasmenge der Masse m_H durch eines der Ventile 49, welches wie das Ventil 35 in Fig. 1 eingesetzt wird, zwischen die Regeneratoren 39 und 40 aus dem Teil des Rohrleitungssystems 15 einströmt.

Bei unverändertem T₁, T₂, P₀ kann P₁ so gewählt werden, daß die insgesamt eingesaugte Gasmenge konstant bleibt, d. h. durch diese Maßnahme verringert sich die Masse m_A des Gases, das heiß eingesaugt und bei niedrigerer Temperatur und höherem Druck ausgepreßt wird, um m_H.

Dadurch wird mit den Regeneratoren 36 bis 39 während einer Periode weniger Wärmeenergie ausgetauscht.

Im Betriebszustand des Gleichgewichts muß das Druckverhältnis P₁/P₀ kleiner sein.

Bei unverändertem T₁, P₁, P₀ wird den Regeneratoren 36 bis 39 nur dann während einer Periode dieselbe Wärmeenergiemenge zugeführt, wenn die ausgetauschte Gasmenge stärker abgekühlt wird.

So kann bei gleichem Druckverhältnis P₁/P₀ eine größere Temperaturdifferenz T₁-T₂ erreicht werden.

Bei konstantem Druckverhältnis P₁/P₀ kann die Temperatur T₂ durch eine einfache Thermostat-Steuerung für das dem Einlaßventil 35 in Fig. 1 entsprechenden Ventil 49 relativ einfach stabilisiert werden.

Das Einlaßventil 35 wird dabei nur dann geöffnet, wenn das Gas bei 15 die festgelegte Temperatur (gerade) überschreitet.

Evtl. genügt es auch, den Strömungswiderstand im Bereich des Einlaßventils bei zunehmender Temperatur des Gases bei 15 kleiner werden zu lassen. Z.B. durch eine durch ein Bi-Metall gesteuerte Klappe welche den Querschnitt für die Strömung ändert.

Abkühlung des Gases über eine kleinere Temperaturdifferenz T₁-T₂

Sollen in der in Fig. 8 dargestellten Anlage bei der Abkühlung des ausgetauschten Gases um eine bestimmte Temperaturdifferenz ein größeres Druckverhältnis P₁/P₀ erreicht werden, so wird in der Zeitperiode g-h-a die Gasmenge der Masse m_B durch das (angesteuerte) Ventil 49, das in Fig. 1 dem Auslaßventil 35 entspricht, aus dem Teilvolumen zwischen Regenerator 39 und 40 mit einem Ventilator gesaugt, der im Idealfall durch verstellbare Elemente nur in dieser Zeitperiode die dazu notwendige relativ zu P₁-P₀ kleine Druckdifferenz zu P₀ aufbringt und diese Gasmenge dem Raum 15 des Rohrleitungssystems zugeführt wird.

Vier Arbeitsvolumen arbeiten 90° phasenverschoben, d. h. ein spezieller Ventilator kann gleichmäßig durchlaufen, nur die Auslaßventile 35 müssen mit etwas Kraft- und Energieaufwand gesteuert werden.

Bei unverändertem T₁, T₂, P₀ wird dadurch die ausgetauschte und abgekühlte Gasmenge m_A um m_B vergrößert und den Regeneratoren 36 bis 39 wird während dieser Zeitperiode eine größere Menge an Wärmeenergie zugeführt.

Diese größere Wärmeenergie wird den Regeneratoren 36 bis 39 in der Zeitperiode e-f-g während der effektiv isothermen Expansion des Gases von P₁ auf P₀ wieder teilweise entzogen, wobei ein größeres Druckverhältnis P₁/P₀ erreicht werden kann und so insgesamt pro Periode mehr Energie umgesetzt wird, wobei die an den Regeneratoren 36 bis 41 insgesamt ausgetauschte Wärmeenergie wie auch die damit zusammenhängenden thermischen Verluste in einem weit geringerem Verhältnis erhöht werden.

Insgesamt wird dadurch ein besserer Wirkungsgrad erreicht.

Wenn der Massenstrom durch den verstellbaren Ventilator in 3 Stufen (aus, mittel, groß) eingestellt werden kann und die Stufe groß immer beim Unterschreiten einer bestimmten Temperatur durch einen Thermostaten eingeschaltet wird, so kann die Temperatur T₂ dadurch mit relativ geringem Aufwand ausreichend bei einem Wert stabilisiert werden.

Bemerkung:
Es ist ein Ventilator zum Ansaugen von Heißluft nicht unbedingt notwendig, um die beschriebene Anordnung als Gasverdichter arbeiten zu lassen, da in das Arbeitsvolumen periodisch heiße Luft angesaugt wird, sobald die Regeneratoren in Bewegung sind.

Solange sich der Regenerator 39 vom Einlaßventil 48 entfernt, wird heiße Luft angesaugt, kalte ausgeblasen und die Regeneratoren 36 bis 39 erwärmt. Dabei wirkt der Strömungswiderstand des Regenerators.

Wenn sich der Regenerator 39 auf die Einlaßventile zubewegt, so bleiben die Ventile geschlossen.

Mit dem Anstieg der mittleren Temperatur im Arbeitsvolumen erfolgt dann der Übergang in den vorne und in Fig. 9 dargestellten periodischen Betriebszustand.

Um die beschriebene Anordnung als Gasverdichter arbeiten zu lassen, genügt es, die Regeneratoren 36 bis 39 mit einem Elektromotor zu den Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 entsprechenden periodischen Bewegungen anzutreiben.

Anwendung als Kältemaschine

Die vorne beschriebene als Kraftmaschine wirkende Anlage mit dem in Fig. 8 dargestellte Arbeitsvolumen kann nach wenigen Änderungen auch als Kältemaschine betrieben werden, welche eine Gasmenge über ein großes Temperaturintervall abkühlt.

Dazu muß der dann angetriebene Ventilator (Turbine) 14 das Gas aus dem Teil des Rohrleitungssystems 15 mit dem Druck P₀ in den Teil 13 mit P₁ drücken. Der in Fig. 9 I oder Fig. 10 I qualitativ dargestellte Bewegungsablauf wird in der umgekehrten zeitlichen Reihenfolge durchlaufen. Das Auslaßventil 49 wird zu einem Einlaßventil indem es bei unveränderter Anschlagsrichtung in der Zeitperiode a-h-g durch das Steuersystem gegen den Strömungsdruck offengehalten wird.

In dieser Zeitperiode a-h-g werden die Teilvolumina zwischen diesen Regeneratoren vergrößert und so die mittlere Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen ausgehend vom maxinialen Wert abgesenkt.

Das dann mit dem Druck P₁ einströmende Gas gibt bei der Abkühlung Wärmeenergie an die Regeneratoren 36 bis 39 ab.

Diesen Regeneratoren wird während der anschließenden Zeitperiode g-f-e durch die Expansion des Gases zwischen je zwei Regeneratoren (vgl. vorne: Kraftmaschinen) Wärmeenergie entzogen.

Die Absenkung des Druckes im Arbeitsvolumen erfolgt bei geschlossenen Ventilen aufgrund der Absenkung der mittleren Temperatur des Gases auf den minimalen Wert durch eine Verschiebung bei konstanten relativen Abständen der Regeneratoren 36 bis 41.

Wie vorne bei der Beschreibung der Kraftmaschine gezeigt, wird auch bei der Kältemaschine durch das Zusammenwirken der Teilprozesse in den Zeitperioden a-h-g und g-f-e ein in Hubrichtung lineares gestuftes Temperaturfeld T(r) in den Regeneratoren 36 bis 39 ausgebildet, deren mittlere Temperatur T_m bei der Kältemaschine unter der Kühlertemperatur T_k liegt.

Die zeitliche Entwicklung von T_m(t) entspricht bei Umkehr des zeitlichen Ablaufes und der Ersetzung von max. 50290 00070 552 001000280000000200012000285915017900040 0002019742677 00004 50171T_m(t) durch min. T_m(t) der qualitativen Darstellung in Fig. 9 II.

Die mittlere Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen wird beim Zusammenschieben der Regeneratoren 36 bis 39 in der darauffolgenden Zeitperiode e-d-c vergrößert.

Das Einlaßventil 48 der Kraftmaschine in Fig. 8 wirkt bei der Kältemaschine als Auslaßventil, wenn es bei unveränderter Anschlagsrichtung in dieser Zeitperiode e-d-c durch das Steuersystem gegen den Strömungsdruck offengehalten wird und Gas unter anderem aufgrund der Erhöhung der mittleren Temperatur im konstanten Arbeitsvolumen bei konstantem Druck Po in den Teil des Rohrleitungssystem 15 ausströmt.

Bevor dieses Gas erneut durch den Ventilator (Turbine) verdichtet wird, nimmt es im Wärmetauscher 18 die von der Abkühlung des anderen Gasstromes stammende Wärmeenergie auf.

Wenn das abzukühlende Gas direkt bei 15 in das Rohrleitungssystem der Kältemaschine (vgl. Fig. 1) eingebracht und bei 15 wieder entnommen wird, so können die Verluste und der konstruktive Aufwand des Wärmetauscher 18 entfallen.

In der anschließenden Zeitperiode c-b-a wird die mittlere Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen durch die Verschiebung der Regeneratoren 36 bis 39 auf den maximalen Wert erhöht, was aufgrund der geschlossenen Ventile zu einer Druckerhöhung und der Schließung des Kreisprozesses führt.

Dem Teilvolumen des Arbeitsvolumen, das nur durch den Regenerator 36 abgeteilt ist, wird dadurch (zusätzlich) Wärmeenergie entnommen, daß das Ventil 48 oder ein dazu parallel wirkendes Ventil mit kleinerer Querschnittsfläche bereits geöffnet wird, bevor der Druckunterschied völlig ausgeglichen ist.

Analog wird dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens, das nur durch Regenerator 41 abgegrenzt wird, dadurch Wärmeenergie zugeführt, daß ein zu einem der Ventile 49 parallel wirkendes Ventil bereits geöffnet wird, bevor der Druckunterschied völlig ausgeglichen ist.

Abkühlung des Gases über eine größere Temperaturdifferenz T₁-T₂

Wie beim Einsatz als Kraftmaschine kann bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ein größerer Temperaturunterschied der vom Arbeitsvolumen aufgenommenen und abgegebenen Gasmenge der Masse m_A erreicht werden, wenn in der Zeitperiode e-d-c eine Gasmenge der Masse im durch das in diesem Fall bei relativ zu Fig. 8 geändertem Anschlag als Auslaßventil wie Ventil 35 in Fig. 1 wirkendes Ventil 49 in den Raum 15 ausströmt, welches in dieser Zeitperiode e-d-c durch das Steuersystem gegen den Strömungsdruck offengehalten wird.

Bei unveränderten T₁, P₁, P₀ wird den Regeneratoren 36 bis 39 während einer Periode nur dann eine gleich große Wärmeenergie zugeführt, wenn das Gas stärker abgekühlt wird.

So kann bei gleichem Druckverhältnis P₁/P₀ eine größere Temperaturdifferenz T₁-T₂ erreicht werden.

Bei konstantem Druckverhältnis P₁/P₀ kann die Temperatur T₂ durch eine einfache Thermostat-Steuerung stabilisiert werden.

Das dem in Fig. 1 Ventil 35 entsprechende Auslaßventil 49 wird dabei nur dann geöffnet, wenn das Gas bei 15 die festgelegte Temperatur (gerade) überschreitet.

Abkühlung des Gases um eine kleinere Temperaturdifferenz T₁-T₂

Die in Fig. 1 dargestellte mit Wirkung eines Gasverdichters beschriebene Anlage, kann, wie bereits vorne mit Bezug zu Fig. 1 dargestellt auch als Kältemaschine betrieben werden, wenn das Arbeitsvolumen und Teile des Steuersystems gegen die in Fig. 8 dargestellte Anordnung ausgetauscht wird. Soll wie bei der Kraftmaschine auch bei der Kältemaschine für eine geringere Abkühlung mit einer bestimmten Druckdifferenz P₁-P₀ gearbeitet werden, so kann dies erreicht werden, wenn in der Zeitperiode e-d-c die Gasmenge der Masse m_B durch ein weiteres (angesteuertes), dem Einlaßventil 35 entsprechendes Ventil 49 zwischen die Regeneratoren 39 und 40 mit einem Ventilator aus dem Raum 15 eingeblasen wird.

Den Regeneratoren 36 bis 39 wird dadurch im Betriebszustand im Vergleich zum Betrieb ohne das Ventil 35 entsprechende Ventil 49 eine größere Wärmeenergie zugeführt und bei der isothermen Expansion in der Zeitperiode e-f-g durch eine Expansion mit größerem Druckverhältnis P₁/P₀ entsprechend mehr Wärmeenergie wieder entzogen.

Die Vorteile dieser Maßnahmen oder die Regelung der Temperatur T₂ sind weitgehend analog wie bei der Kraftmaschine zu Fig. 1.

Wärmepumpe

Die vorne mit der Wirkung von Kältemaschinen beschriebenen Anlagen in denen das in Fig. 8 dargestellte Arbeitsvolumen integriert ist, wirken als Wärmepumpe, wenn das Steuersystem die Regeneratoren 36 bis 41 mit unverändertem periodischem Bewegungsablauf antreibt und die Arbeitsrichtung der Turbine 14 erhalten bleibt aber die Druckerhöhung aufgrund einer Öffnung eines Ventils, durch das Gas einströmt, mit der Druckabsenkung aufgrund einer Öffnung eines Ventils, durch das Gas ausströmt, vertauscht wird.

Dadurch wird das nur durch den Regenerator 36 abgegrenzte Teilvolumen des Arbeitsvolumens erwärmt und das nur durch den Regenerator 41 abgegrenzte Teilvolumen des Arbeitsvolumens wird abgekühlt.

Verglichen mit der vorne beschriebenen Kältemaschine wird der zeitliche Ablauf der mittleren Temperatur T_m(t) und des Druckes P(t) gegen den Hub H(t) um eine halbe Periode verschoben.

Der Kreisprozeß beim Einsatz als Wärmepumpe

In der Zeitperiode g-f-e wird der Druck des Gases im Arbeitsvolumen aufgrund des Anstiegs der mittleren Temperatur des Gases bei geschlossenen Ventilen durch die Verschiebung der Regeneratoren 36-41 auf den maximalen Wert erhöht.

Aufgrund der adiabatischen Kompression des durch die Teilvolumina zwischen je zwei der Regeneratoren 36 bis 39 strömenden Gases wird diesen Regeneratoren Wärmeenergie zugeführt.

Beim Zusammenschieben der Regeneratoren 36 bis 39 in der Zeitperiode e-d-c wird durch das offengehaltene Ventil 49 von der Turbine Gas der Temperatur T_H von dem Arbeitsvolumen bei dem Druck P₁ aufgenommen, da die mittlere Temperatur abgesenkt wird.

In der Zeitperiode c-b-a wird der Druck des Gases im Arbeitsvolumen bei geschlossenen Ventilen aufgrund der Absenkung der mittleren Temperatur des Gases auf den minimalen Wert durch die Verschiebung der Regeneratoren 36-41 von P₁ auf P₀ erniedrigt.

Das Gas im Teilvolumen das an den Kühler angrenzt wird adiabatiasch expandiert und dabei abgekühlt. In der Zeitperiode c-b-a wird die mittlere Temperatur im Arbeitsvolumen mit der Verschiebung bei konstantem Abstand zwischen den Regeneratoren 36 bis 39 erhöht, das abgekühlte Gas strömt durch den Wärmetauscher und entnimmt Wärmeenergie bei der Temperatur T_k und bei P₀ wird durch das Ventil 48 Gas der Temperatur T₁ in der Zeitperiode a-h-g abgegeben, da die mittlere Temperatur T_mg(t) des Gases im Arbeitsvolumen erhöht wird.

Wenn dazu simultan durch das wie das Ventil 35 in Fig. 1 wirkende Ventil 49 Gas mit ca. der Temperatur T_H von einem Ventilator aus dem Raum 15 in das Teilvolumen zwischen Regenerator 39 und 40 geschoben wird, so wird die Differenz der Temperaturen T_H-T₁ bei gleichem Druckverhältnis P₁/P₀ verkleinert.

Diese Änderungsmaßnahme führt wie bei der Kraftmaschine bei thermischen Verlusten in etwa der selben Größe zu einer größeren Umsetzung von mechanischer Energie (vgl. Fig. 1), Wenn in der Zeitperiode a-h-g durch das über die Gastemperatur bei 15 gesteuerte Ventil 49, welches Ventil 35 entspricht, Gas aus dem Arbeitsvolumen in den Raum 15 des Rohrleitungssystems gelangt, so wird dadurch eine größere Temperaturdifferenz des ausgetauschten Gases erreicht (vgl. Fig. 1 entsprechende Kälte oder Kraftmaschine).

Mit dieser Wärmepumpe kann Frischluft gefiltert und erwärmt werden. Die Regeneratoren im Arbeitsvolumen wirken als Filter und können bei Verschmutzung leicht ausgetauscht werden.

Die der Frischluft zugeführte Wärmeenergie stammt zum Teil aus einem kälteren Wärmereservoir wie der Umgebungsluft oder dem Grundwasser.

Die skizzierte Wärmepumpe kann so konstruiert sein, daß die Luft praktisch nicht in den Kontakt mit Schmierstoffen kommt und die Filter bei Verschmutzung einfach gewechselt werden können.

Um ein größeres Druckverhältnis P₁/P₂ erreichen zu können, wird das Gas aus dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens zwischen Regenerator 36 und 37 entnommen.

Die dazu notwendige Konstruktion ist vergleichbar mit der für den Gasaustausch in das oder aus dem Teilvolumen zwischen den Regeneratoren 39 und 40.

Es wird in ähnlicher Weise ein Rohr 205 zur Luftführung vgl. 50 eingesetzt, das am Regenerator 36 befestigt und gegen das Druckgehäuse gleitend gedichtet in ein damit verbundenes Rohr 206 (vgl. 51) eintaucht, aus dem die Luft durch Ventile ausgetauscht wird.

Wasser im Druckgefäß

Der Aufwand für ein Druckgehäuse mit den vielen Dichtungen kann im Vergleich zur Darstellung in Fig. 8 erheblich auf einen Quader oder Zylinder mit wenigen Öffnungen reduziert werden, wenn das Rohrbündel 42 anstatt in einen separaten Raum 61 des Druckgefäßes in die andere Richtung in einen Raum führen, der nur durch die Wärmetauscherstruktur des Kühlers 43 begrenzt wird.

Dazu müssen die Durchmesser der Rohre in der umgekehrten Reihenfolge den Regeneratoren zugeordnet werden.

Diese Rohre werden durch eine Hebelkonstruktion wie 57, 58 miteinander beweglich verbunden.

Der Regenerator 41 entfällt, das Ventil 48 bleibt unverändert.

Das Luftführungsrohr 50 weist ebenfalls in die andere Richtung und taucht gleitend gedichtet in ein zu 51 entsprechendes Rohr ein, das mit dem Druckgefäß gedichtet verbunden ist, wobei das 49 entsprechende Auslaßventil am Druckgefäß angebracht werden kann.

An jedem von vier Rohren, die jeweils an einem von zwei verschiedenen Regeneratoren befestigt sind (ideal: die zeitweise möglichst weit voneinander entfernt sind) sind jeweils zwei gespannte Gurte befestigt, von denen einer beim Drehen einer aus dem Druckgefäß gedichtet hinausgeführten Welle aufgewickelt wird, während der andere abgewickelt wird.

Die Rohre jedes Regenerators werden so durch zwei Wellen angetrieben und die Regeneratoren parallel geführt.

Je zwei dieser Wellen sind außerhalb des Druckgefäßes mit Kettenräder und einer darübergeführten Kette gekoppelt, an die jeweils das Pleuel 89 bzw. 69 des in Fig. 20 gezeigten Kettenantriebes angreift.

Das Druckgehäuse wird soweit mit Wasser aufgefüllt, daß die Kühlerstruktur 43 in ihrer untersten Stellung weitgehend vollständig eintaucht.

Dadurch sind die Leitungen 45 und 46 und die Durchstöße 63 und 62 für die Kühlflüssigkeit überflüssig.

Dieses Wasser wird im oberen Bereich abgesaugt und im geschlossenem Kreislauf durch einen Wärmetauscher außerhalb des Druckgefäßes abgekühlt bzw. erwärmt.

Das Rohr 50 dient auch als Überlauf für den Wasserstand im Druckgehäuse. Überlaufendes Wasser wird vom Gas in einem im Rohrleitungssystem nach dem Ventil 49 angeordneten Drucktank durch Fliehkräfte abgetrennt, da das Wasser-Gasgemisch in den Drucktank mit vertikaler Zylinderachse in mittlerer Höhe tangential eintritt und oben in der Mitte durch ein Rohr, das ca. 30 cm in den Drucktank hineinragt wieder entnommen wird.

Das Wasser aus diesem Drucktank wird durch ein Rohr, das durch ein, mit einem Schwimmer durch den Wasserstand in diesem Drucktank, betätigtes Ventil verschließbar ist, in das Druckgefäß um das Arbeitsvolumen zurückgeleitet.

Im Druckgefäß kann (durch Betätigung einer Kompressionseinrichtung) der Wasserspiegel periodisch verändert werden und so eine (zusätzliche) Druckänderung erreicht werden.

Für die Durchströmung der Regeneratoren 36 bis 40 kann auch dadurch erreicht werden, daß am Rand eines jeden dieser Regeneratoren ein Blech dichtend befestigt ist, das auch im periodischen Betriebszustand immer in das Wasser eintaucht.

Um die Verluste durch die Wärmeübergangsfläche zu minimieren, muß dieses Blech mit einer wasserabweisenden Oberfläche mit einer geringer Wärmeleitfähigkeit versehen sein.

Funktion eines erfindungsgemäßen Gasverdichter: heißes Gas + kühles Gas ergibt warmes Gas mit höherem Druck

Um in ein Arbeitsvolumen zwei Gasmengen der Massen m₁, m_k mit den Temperaturen T₁, bzw. T_k aufzunehmen und bei zwischen T₁ und T_k liegenden Temperaturen T₃, T₄ bei höherem Druck wieder abgeben zu können, muß im Vergleich zu dem in Fig. 8 dargestellten Arbeitsvolumen wie in Fig. 24 gezeigt, folgendes abgeändert werden:
Der Regenerator 41 entfällt und der Wärmetauscher 43 wird durch den Regenerator 207 ersetzt.

Die Regeneratoren 39 und 207 sind demnach miteinander in festem Abstand verbunden und der Regenerator 40 liegt jeweils zeitweise an.

Analog wird der zeitweise am Regenerator 207 anliegende Regenerator 208 mit dem zeitweise am Regenerator 39 anliegenden Regenerator 38, der zeitweise am Regenerator 208 anliegende Regenerator 209 mit dem zeitweise am Regenerator 38 anliegenden Regenerator 37 und der zeitweise am Regenerator 209 anliegende Regenerator 210 mit dem zeitweise am Regenerator 37 anliegenden Regenerator 36 fest verbunden.

Der Luftaustausch durch die Luftführungsrohre 205 und 211 erfolgt ebenso überwiegend simultan wie der Luftaustausch durch die Luftführungsrohre 50 und 212.

Eines der Ventile 49 oder eines der Ventile 213, durch die die Luft aus oder in das Luftführungsrohr 212 strömt, wird bei veränderter Anschlagsrichtung wie das Ventil 35 in Fig. 1 eingesetzt.

Der Bewegungsablauf, sowie die Änderung der mittleren Temperatur T_m(t) oder der Druck im Arbeitsvolumen P(t) entsprechen dennoch weitgehend den qualitativen Darstellungen in Fig. 9. In der Zeitperiode g-h-a wird durch Ventile Gas mit der Temperatur T₁, bzw. T_k eingesaugt. Wie vorne gezeigt, ergibt sich in den Regeneratoren zwischen den Ventilen in Hubrichtung ein linearer gestufter Temperaturverlauf.

Durch Ventile müssen die in das Arbeitsvolumen einströmenden Gasmengen entsprechend reguliert werden, um eine bestimmte Temperaturdifferenz bei der Abkühlung bzw. Erwärmung der periodisch ausgetauschten Gasmengen beizubehalten.

Soll das kühlere Gas nur eine geringere Temperaturänderung erfahren, so wird wie vorne beschrieben während dessen Einströmvorgang durch ein wie Ventil 35 wirkendes Ventil 49 mit einem Ventilator Gas aus dem Arbeitsvolumen gesaugt. Da das Gas aus zwei verschiedenen Teilvolumina, die durch einen Regenerator 40 voneinander getrennt sind, aus dem Arbeitsvolumen durch unterschiedliche Ventile 49 und 213 in verschiedene Räume des Rohrleitungssystems ausströmen kann, können (zusammen mit einem Ventil, das wie Ventil 35 wirkt) die bei der Temperaturänderung auftretenden Temperaturdifferenzen in weiten Bereichen variiert werden.

Insgesamt ist diese Art von Entropietransformator einfacher aufzubauen, da kein Wärmetauscher (z. B. Autokühler) notwendig ist.

Darüber hinaus kann keine plötzliche Dampfentwicklung durch entwichenes Kühlwasser auftreten.

Wie vorne bereits gezeigt, kann eine als Gasverdichter wirkende Anlage mit geringen Änderungen auch als Wärmepumpe oder Kältemaschine wirken.

Auch diese Konstruktion kann so betrieben werden, daß lauwarmes Gas mit höherem Druck durch eine Turbine periodisch in das Arbeitsvolumen gepreßt wird und aus dem Arbeitsvolumen periodisch heißes und kaltes Gas bei niedrigerem Druck ausströmen.

Dabei kann im wesentlichen sowohl der vorne zur Wärmepumpe dargestellte Kreisprozeß verwendet werden, als auch der zur Kältemaschine.

Die jeweiligen Temperaturdifferenzen können zusätzlich mit einem Ventil, das wie das Ventil 35 wirkt, eingestellt werden.

Kombination von Kältemaschine und Kraftmaschine

Steht heißes Gas und Kühlwasser der Temperatur T_k zur Verfügung, so kann Gas durch einen Entropietransformator mit 2 Arbeitsvolumina unter die Kühlwassertemperatur T_k abgekühlt werden.

Im Prinzip wird dazu bei der vorne beschriebenen Kältemaschine der angetriebene Ventilator 14 durch eine vorne beschriebene Kraftmaschine ersetzt, wobei das heiße Gas vom Arbeitsvolumen, welches der Kraftmaschine zugeordnet werden kann, aufgenommen und bei höherem Druck durch das Auslaßventil 49 oder 4 in einen Raum des Rohrleitungssystems abgegeben wird, an den ein pufferndes Druckgefäß angeschlossen sein kann und von wo aus das Gas evtl. nach einer vorherigen Abkühlung auf ca. T_k durch das als Einlaßventil wirkende Ventil 49 in das Arbeitsvolumen einströmt, welches der Kältemaschine zugeordnet werden kann. Aus diesem Arbeitsvolumen strömt das unter T_k abgekühlte Gas durch die Ventile 48 und evtl. dem wie Ventil 35 wirkenden Ventil 49 aus.

Für die Abstimmung von Druck- und Temperaturdifferenzen können wie vorne dargestellt, die periodische Durchströmung dieser Ventile der beiden Arbeitsvolumina entsprechend eingestellt werden.

Laufen in einem Arbeitsvolumen die in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 I dargestellten Bewegungen simultan ab, so kann das puffernde Druckgefäß kleiner dimensioniert werden, oder entfallen.

Diese Kombination kann auch als Wärmepumpe zur Erwärmung einer Flüssigkeit verwendet werden.

Weitere interessante Kombinationen dienen der Erhöhung der Heizzahl auf einen Wert über 1.

So wird von einem ersten Arbeitsvolumen wie vorne beschrieben je eine heiße und kalte Gasmenge aufgenommen und als kühle Gasmenge bei höherem Druck wieder abgegeben und aufgenommen von einem zweiten Arbeitsvolumen, das es als warme Gasmenge beim Ausgangsdruck wieder abgibt. Dabei wurde im zweiten Arbeitsvolumen die Flüssigkeit eines Wärmetauschers oder eine zusätzliche Gasmenge abgekühlt.

Stehen eine isotherme Wärmequelle und eine isotherme Wärmesenke zur Verfügung, so ist es zur Erwärmung oder Abkühlung von Gas interessant, bei den vorne beschriebenen Anlagen (mit der Wirkung als Kältemaschine oder Wärmepumpe) den Kompressor durch einen bekannten thermischen Kompressor mit isothermer Wärmeenergieaufnahme und Wärmeenergieabgabe zu ersetzen.

Zusätzliche Änderung des Arbeitsvolumens

Aufgrund der Durchströmung der Regeneratoren bei der Druckabsenkung im Arbeitsvolumen wird das Gas fast isotherm expandiert.

Dabei wird die Gastemperatur nur relativ gering geändert, da das in einer Periode durchströmende Gasvolumen verglichen mit der Größe des Teilvolumens des Arbeitsvolumens zwischen zwei Regeneratoren entscheidend größer ist.

Dadurch sind die Irreversibilitäten beim Kontakt von Gas und Wärmeübergangsflächen der Regeneratoren geringer.

Diese Vorteile können besonders gut genützt werden, wenn bei der Maschine zu Fig. 8.

In der Zeitperiode, in der der Druck im Arbeitsvolumen auch bei unverändertem Arbeitsvolumen steigen würde, das Arbeitsvolumen durch einen durch das Steuersystem periodisch bewegten Kolben verringert wird.

Bei dieser Vorrichtung ist es besonders wichtig, daß, wie vorne gezeigt, oberhalb des Regenerators 36 und unterhalb von 41 Gitterebenen 108 bzw. 109 Wirbel behindern und so durch das Steuersystem bewegt werden, daß sie weitgehend nur vom Gas konstanter Temperatur durchströmt werden.

Durch den vorne beschriebenen Effekt, daß ein Ventil wie das Ventil 35 in Fig. 1 wirkt, kann auch bei dieser Konstruktion das Temperaturintervall, in dem das ausgetauschte Gas abgekühlt oder erwärmt wird, eingestellt werden.

Wird das Gasvolumen geändert, ohne daß währenddessen die Regeneratoren durchströmt werden, so wird das Gas zwischen zwei Regeneratoren dabei von P₁ auf P₀ adiabatisch expandiert oder komprimiert und dabei abgekühlt bzw. erwärmt.

Der periodische Bewegungsablauf ist dabei ähnlich wie in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6. Die Irreversibilität bei einer anschließenden Durchströmung eines der angrenzenden Regeneratoren wirkt sich in Bezug auf den Wirkungsgrad um so stärker aus, je größer die dabei auftretende Temperaturänderung war.

Da dieser Effekt auch bei den bekannten Stirlingmotoren auftritt, ist auch ein konstruktiv einfacher Aufbau interessant, welcher bis auf das Regeneratorsystem 11 weitgehend Fig. 1 entspricht mit der Änderung, daß das Regeneratorsystem 11 durch die Regeneratoren 37-40 und dem dazugehörenden Steuersystem 42-55 aus Fig. 8 ersetzt werden.

Der periodische Bewegungsablauf kann aus Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 I entnommen werden.

Verdränger umströmt

Bei der in Fig. 21 dargestellten Maschine wird das durch einen Zylinder als Druckgehäuse 110, die Ventile 111, 112 und den gleitend gedichteten Kolben 113 weitgehend eingeschlossene Arbeitsvolumen durch zylinderförmige Verdränger 114 in Teilvolumina aufgeteilt:
Diese Verdränger 114 können vom Arbeitsfluid umströmt werden, wobei der Spalt zwischen Verdränger und Zylinderwand als Regenerator wirkt, weisen in Richtung der Zylinderachse eine 3-10 mal so große Ausdehnung auf, wie ihre maximale Bewegungslänge gegen das Druckgehäuse.

Beim Einsatz als Kraftmaschine wird durch Kühlleitungen 115 außerhalb des Druckgehäuses gekühlt.

Ein einzelner Verdränger 114 wirkt wie einer der entsprechenden Regeneratoren 36-40 in Fig. 8.

Für ein konstantes Arbeitsvolumen (d. h. unbewegten Kolben in Fig. 21) kann bei übertragbarem Bewegungsablauf direkt die Argumentation zu Fig. 9 übernommen werden.

Die Ventile 111 und 112 entsprechen dabei den Ventilen 49 bzw. 48.

Der Antrieb der Verdränger 114 erfolgt wie bei den Regeneratoren in Fig. 8 durch ein Bündel konzentrischer Rohre 109, wobei das Rohr mit größtem Durchmesser gegen den Kolben 113 und jedes andere Rohr zu den zwei Rohren mit dem nächst kleineren bzw. nächst größeren Durchinesser gleitend gedichtet wird.

Außerhalb des Arbeitsvolumens kann dann der Antrieb bei nur relativ geringer Änderung des Arbeitsvolumens (bis 10%) durch den Kolben 113 durch eine Hebelkonstruktion 117 wie in Fig. 8 erfolgen. An den entsprechenden Rohren des Rohrbündels 109 können direkt die entsprechenden Pleuel des zu Fig. 8 beschriebenen Kettenantriebs angreifen.

Dieser Aufbau ist um so interessanter, je kleiner das Verhältnis Arbeitsvolumen zur Zylinderoberfläche ist, da der Wärmeaustausch mit der Zylinderoberfläche in diesem Fall konstruktiv wie ein Regenerator wirkt.

Um diese Wirkung zu verstärken muß bei Arbeitsfluiden mit geringerer Wärmeleitfähigkeit diese aktive Fläche durch feine Schlitze in (Hubrichtung) vergrößert werden.

Wird eine noch größere Wärmeübergangsfläche zur Erreichung eines guten Wirkungsgrades benötigt, so muß im Inneren der Verdränger ein zu durchströmender Regenerator angeordnet werden und der Strömungswiderstand im Spalt zwischen Zylinderwand und Verdränger muß bei vergleichbarer Strömungsgeschwindigkeit in der gleichen Größenordnung wie beim Regenerator liegen. Dazu kann eine zusätzliche Dichtung notwendig werden.

Die Wärmeübergangsfläche zur Kühlung durch die Zylinderwand 115 wird dabei durch Schlitze in Hubrichtung vergrößert, das Arbeitsfluid umströmt in diesem Bereich den Verdränger und muß auch durch einen Regenerator in diesem Verdränger strömen.

Diese Maschine kann auch für einen Betrieb mit einer Flüssigkeit als Arbeitsfluid im Arbeitsvolumen ausgelegt werden.

Die dabei auftretenden technologischen Probleme (Druckfestigkeit, Temperatur, Stabilität, Dichtungen) wurden von Malone 1931 für Wasser als Arbeitsfluid bei Maschinen gelöst, welche einem Stirlingmotor im Aufbau ähnlich sind.

Quellen: Malone: A new prime mover- J. of the Royal Society of Arts, Vol 97, 1931, No. 4099, p. 680-708 oder: Die Entwicklung des Heißluftmotor von Ivo Kolin Professor der Thermodynamik ins Deutsche übersetzt von Dr. C. Forster Seite 54, 55 c E. Schmitt, D-6370 Oberursel, Postfach 2006, Tel: (06171) 3364, Fax: (06171) 59518.

Dieses Arbeitsvolumen kann wie in Fig. 1 gezeigt an umgebende Systeme angekoppelt werden, wenn diese für die entsprechenden Drucke und Druckdifferenzen für Flüssigkeiten ausgelegt sind, z. B.: statt Gasventilator oder -Turbine:
Hochdruckpumpe.

Wie bereits von Malone gezeigt, wird durch die Verwendung einer Flüssigkeit als Arbeitsfluid der Bau von kompakten Maschinen mit großer mechanischer Leistung möglich.

Verdränger gedichtet

Thermodynamisch können die Arbeitsvolumina der Entropietransformatoren in Fig. 22 durch dieselben Modelle beschrieben werden, die mit Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 oder Fig. 9 verbunden werden können.

Die in Fig. 22 dargestellte Konstruktion sieht dagegen sehr unterschiedlich aus. Das Arbeitsvolumen ist durch ein Druckgehäuse 128, Einlaß- und Auslaßventile 130 bzw. 129a, b weitgehend abgegrenzt. In diesem Arbeitsvolumen werden durch die relativ zum Druckgehäuse unbewegten Regeneratoren 131-136, die mit den Regeneratoren 131-135 verbundenen Zwischenwände 137-141, Wände des Druckgehäuses und auf diesen Wänden gleitend gedichtete Verdränger 142-146 Teilvolumina abgegrenzt.

Im Betriebszustand entspricht die periodische Größenänderung dieser Teilvolumina der periodisch geänderten Hubdifferenz der entsprechenden Regeneratoren in Fig. 9 I.

Um diesen periodischen Bewegungsablauf zu erreichen, können die Verdränger 142-145 simultan periodisch bewegt werden.

Die an diesen Verdrängern befestigte Zahnstangen 146-149 werden durch Zahnräder auf einer Welle 150a angetrieben.

Diese Welle wird durch das Druckgehäuse gedichtet aus dem Arbeitsvolumen geführt und auf sie werden die Enden einer Kette 150 auf- bzw. abgewickelt, welche über zwei Kettenräder 151 gespannt ist und an der das Pleuel 152 einer derartigen Kettengetriebekonstruktion angreift, welche in Fig. 8 den Regenerator 36 antreibt.

Mit diesem Kettengetriebe durch die mit einem Elektromotor angetriebene Welle 154 ist ein weiteres gleichartiges in gleicher Weise den Verdränger 146 bewegende Kettengetriebe 155 so verbunden, daß zu der Bewegung der anderen Verdränger eine Phasenverschiebung von ca. einer viertel Periode besteht.

Im Gegensatz zu den Verdrängern in Fig. 21 grenzen an jeden der Verdränger 142-145 in Fig. 22 eines der Teilvolumina zwischen zwei der Regeneratoren 131-135 und das an den Kühler 156 angrenzende Teilvolumen an.

Die Verdränger 142-145 dürfen praktisch nicht mehr umströmt werden, da es sonst nicht zur Ausbildung des angestrebten Gleichgewichtes kommt.

Damit die Regeneratoren 131-135 in der Zeitperiode a-b-c, d-e-f, g-h-j (vgl. Fig. 9) möglichst gleichmäßig durchströmt werden können, weisen die Verdränger im Bereich, der zwischen zwei Regeneratoren eingeschoben wird, von einem Regenerator zum anderen sowie in Hubrichtung verlaufende Schlitze auf.

Das dabei zusammenkommende tote Volumen kann sich bei einigen Anwendungen sehr ungünstig auswirken.

Ein weiteres Ventil 129a kann wie das Ventil 35 in Fig. 1 eingesetzt werden.

Wie zu Fig. 8 dargestellt, kann auch die Konstruktion von Fig. 22 als Kraftmaschine, Kältemaschine, Wärmepumpe, . . . ausgebildet oder eingesetzt werden.

Flüssigkeits-Verdrängerkolben

Für eine andere Konstruktion wird die in Fig. 22 dargestellte Konstruktion wie in Fig. 23 dargestellt, abgeändert.

Dabei sind die Verdrängerkolben als schwingende Flüssigkeitssäule mit Schwimmer in einem U-förmigen Behälter ausgebildet.

Die Bewegung des Flüssigkeits-Verdrängerkolbens wird durch einen gespannt auf einer Welle 158 aufgewickelten Riemen 159 kontrolliert und angetrieben, der am Schwimmer 157 befestigt ist.

Da die Flüssigkeitsverdrängerkolben weitgehend die selben periodischen Bewegungen ausführen, wie zu Fig. 22 mit Fig. 9 erläutert, können auch bei dieser Konstruktion im Betriebszustand mehrere die zu den Verdrängerkolben 142-145 entsprechenden Flüssigkeitsverdrängerkolben von einer 150a entsprechenden Welle 158 aus angetrieben werden.

Die periodische Bewegung dieser Welle 158 kann wie zu Fig. 22 beschrieben kontrolliert und/oder angetrieben werden.

Bevor Flüssigkeit an einem Schwimmer 157 vorbei in einen heißen Raum gelangen kann, was zu einer gefährlichen explosionsartigen Dampfentwicklung führen könnte, soll das Ventil 160 durch die extreme Position des Schwimmers 157 und die Strömungsgeschwindigkeit geschlossen werden.

Um eine Fig. 9 näherkommende periodische Bewegung zu erreichen, bleibt dieses Ventil 160 während den Zeitperioden a-b-c mit extremaler Stellung des entsprechenden Schwimmers durch eine vorübergehende Verriegelung geschlossen.

Zum selben Zweck wird auch der Verdränger 157 vorübergehend verriegelt, wenn er gegen die mit dem Druckgehäuse fest verbundene Dichtung 161 gedrückt wird. Die Flächen des Wärmetauschers 162 werden durch das Eintauchen in die pendelnde Flüssigkeit erwärmt bzw. abgekühlt. Insgesamt erfolgt der Wärmeenergieaustausch von Druckgefäß und der Umgebung zum Teil durch den kontinuierlichen Austausch der im Druckgefäß pendelnden Flüssigkeit.

Während der Zeitperiode mit überdurchschnittlichem Druck im Arbeitsvolumen wird ein Teil dieser Flüssigkeit durch das Ventil 163 und den Wärmetauscher mit der Umgebung 164 in den Reserveraum 165 strömen, in dem eine Druckänderung aufgrund des eingeschlossenen Gasvolumens nur durch eine Änderung der enthaltenen Flüssigkeitsmenge erfolgen kann.

Diese Menge der Flüssigkeitsströmung während der Zeitperiode mit unterdurchschnittlichem Druck durch das Ventil 166 wieder zurück zur periodisch pendelnden Flüssigkeit.

Das Ventil 166 hat bei einer Nutzung als Kraftmaschine die Wirkung einer Düse. Dadurch wird die Pendelbewegung der Flüssigkeitssäule angetrieben.

Im Betriebszustand wird in der Zeitperiode a-b-c das Arbeitsvolumen für das Arbeitsfluid, welches den Kreisprozeß durchläuft, zur Verstärkung der Kompression gemeinsam mit dem das Gesamtvolumen von Arbeitsvolumen und dem Volumen der pendelnden Flüssigkeit durch Verschieben des gleitend gedichteten Kolbens 167 verringert und in der Zeitperiode e-f-g wieder vergrößert. Die dabei ausgetauschte mechanische Energie kann zumindest teilweise in der pendelnden Flüssigkeitssäule zeitweise gespeichert werden, welche an den Kolben 167 anschließt.

min zwei Wärmetauscher in einem erfindungsgemäßen Druckgehäuse

Soll eine Flüssigkeit durch den Kontakt mit einem Kreisprozeß eine Temperaturänderung über ein großes Intervall erfahren, so muß in Fig. 22 jeder der Regeneratoren 131-134 auf der selben Seite bzgl. der Durchströmung wie bei Regenerator 135 mit einem Wärmetauscher versehen werden.

Die Flüssigkeit kann dann diese Wärmetauscher der Reihe nach durchströmen und dabei Wärmeenergie bei mehreren Temperaturniveaus austauschen (vgl. Fig. 3).

Die Menge des Arbeitsfluids in den, von den Regeneratoren mit Wärmetauschern abgeteilten überschneidungsfreien Teilvolumina des Arbeitsvolumens weisen dann jeweils weitgehend die Temperatur des Wärmetauschers auf.

Wenn das Arbeitsmittel im Betriebszustand in ein Arbeitsvolumen einer Kraftmaschine gemäß Fig. 8 einströmt, so vermischt es sich mit kühlerem Arbeitsfluid. Die dabei abgegebene Wärmeenergie gleicht die Irreversibilitäten durch Wärmeleitung, Shuttle- Verluste oder begrenzte Güte der Regeneratoren aus.

Insgesamt ergibt sich daraus eine geringere periodische Änderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids und so insbesondere bei kleinerer Temperaturdifferenz ab 200°C eine erhebliche Abnahme der umgesetzten mechanischen Energie.

Da die Irreversibilitäten (vgl. oben) in weit geringerem Umfang mit dieser Temperaturabnahme kleiner werden, ergibt sich daraus eine erhebliche Wirkungsgradverminderung.

Ebenfalls mit geringerem konstruktivem Aufwand verbunden ist eine Konstruktion auf Basis von Fig. 23 oder Fig. 21, da auch hier die Wärmetauscher nicht bewegt werden müssen und die Anschlüsse für den Flüssigkeitsaustausch des Wärmetauschers kein Problem darstellen.

Wird bei der adiabatischen Expansion in der externen Turbine eine Temperaturänderung des Gases erreicht, die etwa der Temperaturänderung der Flüssigkeit durch die Wärmetauscher entspricht, so erfolgt die Anordnung der Ein- bzw. Auslaßventile wie in Fig. 22.

Bei der Kraftmaschine erfolgt der Gasaustritt aus dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens mit höchster Temperatur und der Eintritt in das Teilvolumen angrenzend an den Wärmetauscher mit der entsprechenden Temperatur.

Ist die Temperaturänderung des Gases bei der adiabatischen Expansion in der externen Turbine bedeutend kleiner als die Temperaturänderung der Flüssigkeit, so wird das Gas durch Ventile in ein (das heißeste) Teilvolumen des Arbeitsvolumens auf und von dort wieder abgegeben.

Allgemein kommt es darauf an, daß eine Vermischung von Gasmengen oder der Kontakt mit Wärmeübergangsflächen bei möglichst kleinen Temperaturdifferenzen erfolgt.

Integration von Motor + thermischer Gasverdichter

Die vom Abgas eines Otto- oder Dieselmotor bei einer Abkühlung abgegebene Wärmeenergie kann genutzt werden, um zusätzliche mechanische oder elektrische Energie zu erzeugen oder um den Motor mit gefilterter Frischluft bei höherem Druck aufzuladen und dadurch für einen Turbolader oder Kompressor keine mechanische Energie aufwenden zu müssen, wodurch relativ zu einem Motor ohne diese Aufladung ein besseres Leistungsvolumen und in jedem Fall ein besserer Wirkungsgrad erreicht werden.

Im Vergleich zu einem Motor ohne Aufladung wird ein günstigeres Motor- Leistungsvolumen bei einem verbesserten Wirkungsgrad möglich, da bei einer Aufladung des Motors durch einen Kompressor oder Turbolader die Komprimierung der Luft bei einem ungünstigeren Wirkungsgrad erfolgt.

Weitere Synergieeffekte werden dadurch erreicht, daß keine Turbine und kein zusätzlicher Generator zur Umwandlung der Energie der Druckluft in elektrische Energie notwendig ist.

Integration von Gasturbine und thermischer Gasverdichter

Weitgehend analog wie vorne beim Verbrennungsmotor können durch die Ausnutzung der vom Abgas einer Gasturbine bei einer Abkühlung abgegebenen Wärmeenergie genutzt werden, um der Gasturbine gefilterte, kühle Frischluft bei höherem Druck zuzuführen.

Der Verdichter der dabei verwendeten Gasturbine kann so ausgelegt werden, daß er bei unverändertem Druck in der Brennkammer und bei unverändertem Gasmengendurchströmung weniger Antriebsenergie benötigt, was direkt zu einer größeren Nutzleistung bei gleichem Brennstoffverbrauch und besserem Wirkungsgrad führt.

Der Wirkungsgrad ist in diesem Fall aufgrund eines Synergieeffektes größer als die Summe aus dem Wirkungsgrad der ursprünglichen Gasturbine und dem Wirkungsgrad des thermischen Kompressors (Gasverdichters), da die vom thermischen Kompressor aufgebrachte Leistung zur Gas-Teil-Verdichtung vom ursprünglichen Verdichter der Gasturbine nur mit ungünstigerem Wirkungsgrad erreicht werden kann, angetrieben durch das Abzweigen von mechanischer Wellenleistung.

Evtl. ist auch die Verwendung einer konventionellen Gasturbine möglich. Dann kann eine relative Drucksteigerung in der Gasturbine erwartet werden, welche vom Frischlufteinlaß bis zum Abgasauslaß kontinuierlich abnimmt, wodurch Leistungsdichte und Wirkungsgrad vergrößert werden.

Spezieller Solarabsorber zur Erwärmung von Arbeitsmittel Aufbau Prinzip

Kombination von:
optischer Konzentration durch Parabolrinnenspiegel, transluzenter Isolation und Durchströmung der transluzenten Isolation.

So können hohe Temperaturen mit geringem Aufwand erreicht werden und die Vorteile des Erfindungsprinzips für die Nutzung der Sonnenenergie voll genutzt werden.

Dabei werden weitgehend parallel zu einer Ebene, welche die reflektierte Sonnenstrahlung eines Parabolrinnenspiegels in zwei gleich starke Strahlenbündel teilt, und fast anstoßend an eine dazu senkrechte Ebene durch die Brennlinie 250 des Parabolrinnenspiegels, Glasstäbe 251 so angeordnet, daß nur ein geringer Anteil der in Richtung auf die Brennlinie reflektierten Strahlungsleistung bei idealer Ausrichtung des Parabolrinnenspiegels im Bereich der Stirnfläche bei der Brennlinie dieser Elemente ankommt.

Durch die parallel zur Senkrechten auf die Brennlinie verlaufenden Oberflächen der Glasstäbe 251 wird das eingestrahlte Sonnenlicht letztlich gerichtet reflektiert und die Wärmestrahlung eines Schwarzkörpers mit einer Temperatur von 700°K möglichst weitgehend absorbiert.

Diese Glasstäbe sind in mehreren Reihen mit nur geringen Schlitzen angeordnet und umschließen zusammen mit spiegelblankem Blech, das dazu parallele Oberflächen aufweist, einen Strömungskanal 252 parallel zur Brennlinie 250, der von einem Strömungskanal 253 parallel zur Brenninie 250 mit größerem Querschnitt durch zumindest einen Verbindungskanal 254 mit Luft versorgt wird und aus dem die Luft durch die Schlitze zwischen den Glasstäben 251 strömt.

Diese Luft wird wie die konzentrierte Sonnenstrahlung von der Brennlinie weg auf eine Absorberstruktur 255 geleitet, an der die Luft durch die Sonnenenergie beim Durchströmen erwärmt wird.

Angrenzend an die Absorberstruktur befindet sich der heißeste Strömungskanal 256, der die Heißluft zu einem Sammelkanal führt.

Die Absorption der solaren Strahlung erfolgt an Oberflächen, die auch gerichtet reflektieren, die Strahlung eines schwarzen Körpers mit der Temperatur 700°K absorbieren und so angeordnet sind, daß die absorbierte Energie pro Fläche möglichst konstant ist, so daß der Wärmeübergang von dieser Oberfläche an das Arbeitsmittel (trotz dessen geringer Wärmeleitfähigkeit oder Wärmekapazität) bei minimalen Exergieverlusten erfolgt. (z. B. glasiertes Schlitzblech).

Die Fläche des Absorbers kann durch eine Erhöhung der Anzahl der mit zunehmender Anzahl immer paralleler ausgerichteten Flächen erhöht werden, wobei die Luft von der Brennlinie her nur eine Fläche zu durchströmen hat um in den heißesten Strömungskanal 253 zu gelangen.

In Einstrahlrichtung vor der Brennlinie ist zumindest ein glasiertes ebenes Schlitzblech 257 angebracht, in dessen Ebene auch die Brennlinie liegt.

Wenn insgesamt pro Zeitintervall in einem bestimmten Abschnitt der Brennlinie eine größere Luftmenge durch die Glasstäbe 251 strömt, als durch die Absorberstruktur 255, so bildet sich im Bereich der Brennlinie eine Luftströmung entgegen der Strahlrichtung aus, welche durch die Ausbildung eines nichtlinearen Temperaturprofil dafür sorgt, daß ein bestimmte Luftmenge heißer an der Absorberstruktur ankommt, als ohne eine Ausbildung dieses Temperaturprofils.

Um eine Insellösung der Stromversorgung durch Sonnenenergie z. B. für eine abgelegene Krankenstation in einer Wüstenregion realisieren zu können, ist ein Entropietransformator notwendig, bei dem durch den beschriebenen Kollektor mit Parabolrinnenspiegel Luft erhitzt wird, die einen ebenfalls beschriebenen Wärmespeicher erhitzt und an diesen Kreislauf parallel zum Wärmespeicher angekoppelt, mindestens zwei parallelgeschaltete Arbeitsvolumina, welche je eine Turbine, die einen Generator antreibt mit Druckluft versorgen.

Die Kühlung durch Wasser erfolgt über einen großen Wassertank, der als Zwischenspeicher dient, um in der Nacht das Wasser auf niedrigere Temperaturen abkühlen zu können.

Dort wo bei Temperaturen über 80°C Wärmeenergie benötigt wird, wie in der Wäscherei, der Großküche oder beim Desinfizieren, wird heiße Luft aus dem Speicher direkt abgekühlt. Dadurch tritt durch diese Verbraucher eine geringere Lastspitze im Stromnetz auf.

Durch den Nebenanspruch 155 und die folgenden Ansprüche ist ein Sonnenkollektor geschützt, der ein Gas über ein größeres Temperaturintervall erwärmt.

Ein in Fig. 26 charakterisiertes Ausführungsbeispiel weist zwischen einer transparenten Abdeckung 260 und einer parallel angeordneten isolierten Rückwand 261 zwischen drei dazu parallel verlaufenden Räumen mit Strömungskanälen 262, 263, 264 für das Gas zwei Lagen transluzenter Isolation 265, 266 auf.

Die Strömungskanäle verlaufen in einem Winkel von 45° zu den parallel verlaufenden Sammelkanälen 267, 268, 269.

Strömungskanäle, die nur durch eine Lage transluzenter Isolation voneinander getrennt sind (262 und 263)(263 und 264), kreuzen sich.

Jedem Strömungskanal 262, 264, der an die transluzente Abdeckung und die isolierte Rückwand angrenzt, wird von einem Sammelkanal durch ein temperaturabhängig gesteuertes Ventil 270 oder 271 das aus der transluzenten Isolation strömende Gas entnommen, wobei an der transparenten Abdeckung 260 die Differenztemperatur zur Außenluft entscheidend ist und an der isolierten Rückwand 261 die absolute Temperatur.

In jeden dazwischen angeordneten Strömungskanal 263 wird durch einen Ventilator 272 aus dem entsprechenden Sammelkanal 268 Gas eingeblasen.

Diese Ventilatoren 272 sind alle auf einer Welle 273 angeordnet und so dimensioniert, daß in jeden Strömungskanal 263 ein Gasmengenstrom einströmt, der jeweils weitgehend proportional zur auf die Fläche des entsprechenden Strömungskanals eingestrahlten Strahlungsleistung ist.

Die transluzenten Isolationen 265, 266 bestehen aus wahlweise unbeschichteter oder beschichteter, die Intrarotstrahlung eines Schwarzkörpers mit der Temperatur 700°K möglichst weitgehend absorbierender und das Sonnenlicht möglichst gerichtet reflektierender Metallfolie oder dünnem Blech mit entsprechender Oberfläche und Schlitzen 274 parallel zur transparenten Abdeckung.

Durch eine abwechselnde Anordnung von ebenen und gewellten Schichten (vgl. Wellkarton), wobei durch jeden Punkt des Metalls eine Linie gelegt werden kann, die möglichst überall im Material verläuft oder zumindest davon nicht weit entfernt ist und zu einer Hauptrichtung parallel ist, kann eine Struktur erreicht werden, die zumindest bei geeigneter Ausrichtung die direkte Sonnenstrahlung ohne bedeutende Verluste durch Absorption oder Streuung durchläßt.

Die kleinste von Metall weitgehend umrandete Fläche senkrecht zur Hauptrichtung in der transluzenten Isolation weist eine Größe im Bereich von 0,25 cm² bis 2 cm² auf.

Im Bereich der isolierten Rückwand ist an die transluzente Isolation angrenzend wahlweise ein optisch selektiv beschichtetes oder geschwärztes Metallgewebe 275 angeordnet, wodurch eine Vergrößerung des Strömungswiderstandes erreicht wird. Ziel dieser Strömungsregulierung ist es, durch eine maximale Fläche in den tranluzenten Isolationen einen möglichst konstanten Strömungsfluß zu erreichen.

Dabei wird die Transparenz des Gases genützt, wenn die transluzente Isolation durchströmt wird. Aufgrund dem Zusammenwirken von Durchströmung, Wärmeleitung und Absorption der Strahlungsenergie bildet sich ein nichtlineares Temperaturprofil aus, das auf der Seite der durchströmten Isolation im Bereich einer Ebene flacher verläuft, von der die Strömung in die Isolation eintritt.

Dadurch wird durch diese Ebene ein geringerer Energiefluß durch Wärmeleitung übertragen. Die gesamte Anordnung muß dem Sonnenstand so nachgeführt werden, daß die Einstrahlungsrichtung der Hauptrichtung des Kollektors entspricht.

Insgesamt kann durch diesen Kollektortyp, insbesondere wenn mehrere in Reihe geschaltet werden, eine für Flachkollektoren sehr hohe Endtemperatur erreicht werden.

Eine Reihenschaltung mit den vorne beschriebenen Kollektoren die auch eine optische Konzentration aufweisen ist sehr effektiv, da jeder Kollektor optimal entsprechend seinen Möglichkeiten eingesetzt wird.

Druckänderung und mechanische Energie

Durch einen Zylinder, der mit vertikaler Achse und nach unten gerichteter Öffnung in einen Behälter mit Flüssigkeit eintaucht, kann z. B. eine Tiefenpumpe zur Wasserförderung direkt angetrieben werden, wenn in den periodisch vertikal bewegten Zylinder an seiner tiefsten Lage Gas einströmt und in seiner höchsten Lage wieder durch gesteuerte Ventile ausströmt.

Die Ventilsteuerung wird wie bei einer historischen Dampfmaschine geregelt. Der Unterschied des hydrostatischen Druckes entspricht etwa der Druckänderung des Gases bei der Entspannung durch dieses Teilsystem.

Ohne Ventile kommt ein Teilsystem aus, das wie ein historisches Wasserrad bei Vertauschung von Flüssigkeit und Gas, sowie oben und unten funktioniert und aufgebaut ist.

Dabei wird eine Vorrichtung wie ein historisches Wasserrad weitgehend unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche eines Gesamtbehälters bewegt.

Aufgrund der geringeren Viskosität des Gases gegenüber der Flüssigkeit, muß hier eine verstärkte Aufmerksamkeit auf Abdichtung gelegt werden.

Dies wird dadurch unproblematisch gelöst, daß das Gas in einen Behälter ein und ausströmt, dessen Öffnung und Symmetrieachse in tangentialer Richtung und senkrecht zur Wellenachse orientiert sind.

Durch die Rotation wird der Behälter so bewegt, daß es während den überwiegenden Zeitperioden nur an die Behälterwand angrenzende Flüssigkeitsoberflächen außer der Flüssigkeitsoberfläche des Gesamtbehälters gibt.

Gas wird von der Seite durch die seitliche senkrecht zur Wellenachse um das Rad angebrachte, dagegen gleitend gedichtete Abdeckung möglichst weit oben in einen Behälter in möglichst tiefer Lage zugeführt oder entnommen.

Der andere periodische Austausch von Gas erfolgt, wenn der Behälter beim Auftauchen über die Flüssigkeitsoberfläche geflutet wird, bzw. leerläuft.

Diese Anordnung kann auch zur Gasverdichtung verwendet werden, wenn die Achse in umgekehrter Richtung wie bei der Verwendung als Antrieb angetrieben ist.

Claims (444)

nsprüche<

1. Verfahren zur Transformation von Entropie bei dem gegen andere Räume oder die Umgebung durch zumindest ein Ventil und zumindest ein Druckgehäuse wahlweise ohne oder mit mechanischer Kompressionseinrichtung, wie z. B. Kolben, Flüssigkeitskolben oder Membran, und wahlweise zumindest eine Flüssigkeitsgrenzfläche oder keine zumindest ein mit Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingegrenzt wird, in dem

• - jeweils zumindest zwei gegeneinander abgrenzbare, vom Arbeitsfluid in einer Periode mit maximaler Menge zu durchströmende Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen, in welchen im Betriebszustand jeweils vom Arbeitsfluid zu durchströmende isotherme Flächen unterschiedlicher Temperatur ausgebildet werden,
• - wahlweise zumindest ein oder kein dazwischen verbindend angeordnetes und weitgehend abdichtendes oder mit der Wirkung eines Regenerators ausgestattetes Element oder Bauteil wie z. B. eine (faltbare) Membrane, gefaltete, teleskopartige oder federnde Bleche, eine formveränderbare Regeneratorstruktur oder eine Flüssigkeitsgrenzfläche
• - oder wenigstens ein oder kein in diesem Arbeitsvolumen bewegbarer Verdrängerkolben
• - und die Begrenzung des Arbeitsfluids

zumindest ein Teilvolumen mit minimaler Größe weitgehend überschneidungsfrei zu Vergleichbarem abgrenzen und zum Teil durch daran angreifende Elemente des Steuersystems zu Bewegungen veranlaßt werden, durch die das Verhältnis von diesem Teilvolumen zu diesem Arbeitsvolumen überwiegend in den Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses entweder vergrößert oder verkleinert wird, während denen dieses Arbeitsvolumen nur geringer in der Größe verändert wird und je nach Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen jeweils zumindest ein bestimmtes Ventil dessen Öffnungs- und Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflußt und welches dieses Arbeitsvolumen gegen zumindest einen äußeren Raum abgrenzen kann, welcher angefüllt ist mit zumindest einem Arbeitsmittel bei teilweise unterschiedlichen, relativ zur periodischen Druckänderung in diesem Arbeitsvolumen während diesen Zeitperioden nur geringeren Schwankungen unterworfenen Drücken, vom Steuersystem oder dem Strömungsdruck überwiegend (in den oben charakterisierten Zeitperioden) offen gehalten und durchströmt wird, welches (Ventile) während zwischen diesen Zeitperioden ablaufenden anderen Zeitperioden geschlossen gehalten wird, in denen der Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen durch die Verschiebung der oben genannten oder weiteren Komponenten oder Bauteile durch das Steuersystem und der dadurch verursachten Veränderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen und/oder durch eine Veränderung der Größe dieses Arbeitsvolumens durch die mechanische Kompressionseinrichtung entweder steigt oder fällt und das Verhältnis jedes wie oben definierten Teilvolumens w diesem Arbeitsvolumen nur in entscheidend geringerem Umfang verändert wird, wobei während einem relativ zur Periodendauer viel längeren Zeitintervall entweder eine Wärmeenergieaufnahme oder -abgabe zumindest einer Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms bei gleitender Temperatur oder bei mehreren Temperaturniveaus erfolgt und in diesem Arbeitsvolumen zumindest ein Arbeitsmittel zumindest teilweise als Arbeitsfluid wirkt, das den periodischen thermodynamischen Kreisprozeß durchläuft.

2. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile zumindest eines Arbeitsvolumens, deren Öffnungs- und Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflussen, so angeordnet und eingebunden sind, daß ein durch zumindest ein derartiges Einlaßventil einströmender Anteil eines Arbeitsmittels erst nach der Durchströmung zumindest eines in Anspruch 1 ausführlich charakterisierten Teilvolumens zu wenigstens einem derartigen Auslaßventil gelangt und durch dieses bei kontinuierlichem Betrieb während einer anderen Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses bei Drücken und mit Temperaturen, die in einem anderen Bereich liegen, dieses Arbeitsvolumen wieder verläßt.

3. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen näher charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens immer weitgehend dasselbe Größenverhältnis zueinander aufweisen.

4. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsvolumen durch die Einwirkung des Steuersystems auf die Kompressionseinrichtung, wie z. B. Kolben, Flüssigkeitskolben oder Membran, periodisch überwiegend dann entweder vergrößert oder verkleinert wird, wenn die in den Ansprüchen 1 oder 2 näher bezeichneten, für die Gestaltung des thermodynamischen Kreisprozesses entscheidenden Ventile geschlossen sind.

5. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, bei dem das Steuersystem so ausgestaltet ist, daß es in bestimmten Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses eine oder mehrere der in Anspruch 1 angeführten oder vergleichbare Komponenten zu Bewegungen veranlaßt, durch die überwiegend jene durch diese Bauteile eingegrenzten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens entweder vergrößert oder verkleinert werden, die während den in Anspruch 1 charakterisierten Zeitperioden, in denen das in Anspruch 1 charakterisierte Teilvolumen entscheidend in der Größe verändert wird, nur in geringerem Umfang in der Größe verändert werden.

6. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 5, bei dem die Komponenten, welche zumindest ein in den Ansprüchen 1 oder 2 näher bezeichnetes Teilvolumen begrenzen, so angeordnet oder durch das Steuersystem bewegt werden, daß dieses Teilvolumen während den im ersten Teil von Anspruch 5 charakterisierten Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses in der Größe nur in geringerem Umfang geändert wird und vollständig von Arbeitsfluid durchströmt werden kann.

7. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand durch das Steuersystem die in den Ansprüchen 1-6 aufgeführten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens so in der Größe verändert werden, daß dadurch die Änderung der mittleren Temperatur während einer Periode maxmal wird.

8. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Bewegung zumindest einiger der in Anspruch 1 aufgeführten Strukturen oder Bauteile durch das Steuersystem die durch Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses kontinuierlich verkleinert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur- des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen sinkt und dadurch in ein Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, das nur an einen von Arbeitsfluid in jeder Periode mit maximaler Menge zu durchströmenden Regenerator direkt angrenzt, durch zumindest ein weit offenes Einlaßventil aus einem Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, heißes Arbeitsmittel einströmt
und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 1 charakterisierten Ventilen erhöht wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 1 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen, oder vergleichbare durch das Steuersystem, welche das kälteste Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, an das nur der Kühler aber kein Regenerator direkt angrenzt, verkleinert und das heißeste, an zumindest ein Einlaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen vergrößert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erhöht wird
und aufgrund der Bewegung einiger der in Anspruch 1 aufgeführten Komponenten durch das Steuersystem die durch Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina dieses Arbeitsvolumens während der darauffolgenden Zeitperiode kontinuierlich vergrößert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen steigt und durch zumindest ein weit offenes Auslaßventil aus jenem Teilvolumen, das in Anspruch 1 näher bezeichnet ist und das durch einen Regenerator eingegrenzt wird, der zumindest zeitweise am Kühler anliegt, in einen Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, Arbeitsfluid, mit einer geringeren Temperatur als beim Einströmen, ausströmt
und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 1 charakterisierten Ventilen erniedrigt wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 1 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen oder damit vergleichbar sind, durch das Steuersystem, welche das kälteste Teilvolumen, an das nur der Kühler aber kein Regenerator direkt angrenzt, vergrößert und das heißeste an zumindest ein Einlaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen verkleinert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erniedrigt wird und der Kreisprozeß geschlossen wird.

9. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Druckdifferenz der von zumindest einem Arbeitsvolumen durch zumindest jeweils ein Ein- bzw.- Auslaßventil abgegrenzten Räumen so eingestellt und/oder die in den Ansprüchen 1 bis 8 näher bezeichneten Komponenten so durch das Steuersystem angetrieben werden, daß zumindest ein in Anspruch 5 näher bezeichnetes Teilvolumen, welches während den in Anspruch 1 charakterisierten Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in denen das in Anspruch 1 charakterisierte Verhältnis von Teilvolumen zum entsprechenden Arbeitsvolumen entscheidend in der Größe verändert wird, überwiegend in der Größe unverändert bleibt, während der gesamten Periode des Kreisprozesses so in der Größe verändert wird, daß die mittlere Größe dieses Teilvolumens in den Zeitperioden des Druckanstieges entweder größer oder kleiner ist, als in den Zeitperioden des Druckabfalls und so auch diesem Teilvolumen Wärmeenergie in der Bilanz zugeführt bzw. entzogen wird.

10. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 9, bei dem im Betriebszustand der Temperaturunterschied der in Anspruch 9 aufgeführten Teilvolumina durch den dort charakterisierten Ablauf vergrößert wird und dadurch während der in Anspruch 5 charakterisierten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in denen das in Anspruch 1 charakterisierte Größenverhältnis von Teilvolumen zu Arbeitsvolumen nicht entscheidend verändert wird, eine größere Änderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids in zumindest einem Arbeitsvolumen erreicht wird, was bei konstanter Größe dieses Arbeitsvolumens aufgrund der geschlossenen Ventile zu einer größeren Druckänderung führt, die auch durch eine gleichzeitige Änderung der Größe dieses Arbeitsvolumens unterstützt werden kann.

11. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 9 oder 10, bei dem nur dem kältesten der in diesen Ansprüchen aufgeführten Teilvolumina durch das in den Ansprüchen 9 oder 10 charakterisierte Zusammenwirken von Druckdifferenz und Steuersystem Wärmeenergie entnommen wird.

12. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsvolumen ein Ventil zum Austausch von Arbeitsfluid aufweist, welches temperaturgesteuert im Betriebszustand eine Überhitzung des heißesten Teilvolumens verhindert.

13. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Ventil, dessen Öffnungs- oder Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflußt, durch das Steuersystem geöffnet wird, und erst dadurch der Druck der jeweils an dieses Ventil angrenzenden Räume ausgeglichen wird.

14. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in der durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil in bzw. aus- zumindest ein Arbeitsvolumen zumindest ein Arbeitsmittel entweder ein- oder ausströmt, auch zumindest ein Arbeitsmittel zusätzlich durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil in zumindest ein wie in Anspruch 1 oder vergleichbar von diesem Arbeitsvolumen abgeteiltes Teilvolumen- ein- bzw. ausströmt, aus dem bzw. in das wie in den Ansprüchen 1 oder 2 beschrieben, in einer anderen Zeitperiode Arbeitsfluid durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil bei anderem Druck aus- bzw. einströmt.

15. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in der zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil zumindest ein Arbeitsmittel in bzw. aus zumindest ein Arbeitsvolumen entweder ein- oder ausströmt, auch Arbeitsfluid durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil aus zumindest einem, wie in Anspruch 1 oder vergleichbar, von diesem Arbeitsvolumen abgeteilten Teilvolumen ausströmt, aus dem, wie in den Ansprüchen 1 oder 2 beschrieben, in einer anderen Zeitperiode durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil Arbeitsfluid bei anderem Druck aus- bzw. einströmt.

16. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe zumindest eines Arbeitsvolumens im Betriebszustaud weitgehends unverändert bleibt, so daß durch Änderung dieses Arbeitsvolumens kein für den thermodynamischen Prozeß entscheidender Austausch von mechanischer Arbeit erfolgt.

17. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest eine der in Anspruch 1 charakterisierten Struktur mit Wärmeübergangsflächen mit zumindest einem Wärmetauscher zumindest einem Arbeitsvolumen Wärmeenergie zugeführt oder entnommen wird. (z. B. durch Autokühler).

18. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der in Anspruch 1 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit Wärmeübergangsflächen als Wärmespeicher ausgestaltet sind.

19. gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher einen Phasenübergang oder eine chemische Reaktion aufweist.

20. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem in Anspruch 1 definierten Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens zumindest ein Wärmetauscher angrenzt, durch den diesem Arbeitsvolumen im Betriebszustand entweder Wärmeenergie zugeführt oder entnommen wird.

21. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-20, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsfluid Luft ist.

22. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-21, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine in Anspruch 1 näher bezeichnete Struktur oder Bauteil mit Wärmeübergangsflächen auch als Regenerator wirkt d. h. als Wärmespeicher der die Wärmekapazität des Materials nutzt und eine große Grenzfläche sowie eine geringe Wärmeleitfähigkeit in Strömungsrichtung aufweist.

23. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-22, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 1 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit Wärmeübergangsflächen so ausgelegt sind, daß im Betriebszustand Abscheidungen wie Schmutz, Schwebstoffe oder Kondensat automatisch entfernt und vom Arbeitsfluid weitertransportiert oder so weitergeleitet werden, daß sie durch spezielle Öffnungen oder Rohrsysteme zumindest einem Arbeitsvolumen entnommen werden können.

24. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-23, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Regenerator als Filter wirkt und so mit einem damit beweglich verbundenen Rahmen verbunden ist, daß er mit geringem Aufwand ausgetauscht werden kann.

25. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das, was bei unterschiedlichen Temperaturen abgeschieden wird, getrennt aus zumindest einem Arbeitsvolumen entnommen werden kann, um z. B. unterschiedliche chemische Zusammensetzungen zu erhalten.

26. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-25, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einem Arbeitsvolumen zumindest ein weiteres Arbeitsmittel periodisch zugeführt wird, diese innerhalb dieses Arbeitsvolumens so bewegt wird, daß ein Austausch mit dem Arbeitsfluid möglich ist und es mit veränderter Phase, Temperatur oder chemischer Zusammensetzung diesem Arbeitsvolumen wieder entnommen wird.

27. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem der Ansprüche 1-26, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 1 oder 2 näher bezeichneten, für den thermodynamischen Prozeß notwendigen Wärmeübergangsflächen als Katalysator ausgebildet sind.

28. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Größenveränderung zumindest einiger der in diesen Ansprüchen näher bezeichneten Teilvolumina zumindest teilweise durch eine Verschiebung in Hubrichtung der in Anspruch 1 oder 2 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen gegen das das Arbeitsvolumen begrenzende Gehäuse zustande kommt, wobei auf Flächen in Hubrichtung Dichtungen gleiten, so daß die Strukturen mit Wärmeübergangsflächen bei einer Bewegung durchströmt werden müssen.

29. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zumindest einen Wärmetauscher tragender Rahmen immer einen weitgehend konstanten Abstand in Hubrichtung zu einem Regenerator aufweist, an diesem Wärmetauscher eine andere Struktur oder ein anderes Bauteil mit Regenerator nur während einem Teil einer Periode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses anliegt und in dieser Zeitperiode parallel zu diesem Wärmetauscher auch eine auf dem selben Rahmen aufgebrachte Struktur mit relativ zu diesem Wärmetauscher deutlich größerem Strömungswiderstand vom Arbeitsfluid durchströmt werden kann.

30. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-29, bei dem die in Anspruch 1 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen und zum Teil das daran angreifende Steuersystem zumindest teilweise durch eine relativ homogene Struktur mit großer Wärmeübergangsfläche ausgebildet sind, welche aufgrund ihres inneren Zusammenhalts oder ihre federnden Eigenschaften durch Auseinanderziehen oder Zusammenpressen eine Änderung der Größe des in Anspruch genommenen Volumens ermöglicht und dadurch eine Definition von Teilvolumina, die durch Anspruch 1 oder 2 abgedeckt ist, möglich wird.

31. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 30 aufgeführte relativ homogene Struktur mit großer Wärmeübergangsfläche durch metallenes Gewebe gebildet wird, welches diagonal zur Drahtrichtung gewellt ist und von dem mehrere Lagen aufeinanderliegenden, wobei diese Wellen kreuzweise (Winkel nicht nur 90°) aufeinander liegen.

32. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß an den Übergangsflächen oder den/dem Strömungskanälen/Strömungskanal bei zumindest einem Wärmetauscher Kugeln oder Federn angeordnet sind, so daß eine Ausgleichsbewegung der Regeneratorstruktur beim Federn möglich ist.

33. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand zumindest ein (in Anspruch 1 angeführter) Verdrängerkolben vom Arbeitsfluid umströmt werden kann und in Hubrichtung eine Länge aufweist, welche mindestens der (maximalen) Amplitude der periodischen Bewegung relativ zum Gehäuse entspricht.

34. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-33, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand zumindest ein in Anspruch 33 angeführter Verdrängerkolben vom Arbeitsfluid durchströmt wird und dabei mit einem Regenerator Wärmeenergie austauscht und in Hubrichtung eine Länge aufweist, welche mindestens der Amplitude der periodischen Bewegung relativ zum Gehäuse entspricht.

35. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand zumindest ein in Anspruch 33 oder 34 angeführter Verdrängerkolben vom Arbeitsfluid in einem Bereich umströmt wird, in dem vom Arbeitsfluid durch die Wand zumindest eines Druckgehäuses Wärmeenergie entweder aufgenommen oder abgegeben wird.

36. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-35, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand die periodische Größen- Veränderung zumindest eines der in diesen Ansprüchen näher bezeichneten Teilvolumina durch das Verschieben zumindest eines (in Anspruch 1 angeführten) Verdrängerkolbens bewirkt wird und das Arbeitsfluid nur nach der Durchströmung zumindest eines anderen derartigen Teilvolumens von der einen anströmbaren Seite des Verdrängerkolbens auf die andere anströmbare Seite des Verdrängerkolbens gelangen kann.

37. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkolben zumindest zum Teil zwischen zwei Strukturen oder Bauteilen mit Regeneratoren und/oder Wärmetauscher geschoben wird und Strömungskanäle (in Form von Schlitzen in Hubrichtung) von einem Regenerator zum anderen aufweist.

38. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 36 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem in Anspruch 36 oder 37 charakterisierten Verdrängerkolben ein starres Element in Hubrichtung befestigt ist, das in eine Zahnstange übergeht, die auf zumindest ein Zahnrad einer Welle wirkt.

39. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem Verdrängerkolben zumindest ein flexibles zugfestes Element des Steuersystems (z. B. Gurt) beweglich befestigt ist, das auf einer durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebenen Welle auf und abgewickelt wird und das wahlweise durch die Gewichtskraft dieses Verdrängerkolbens, oder durch ein am freien Ende eines starren Elements, das in Hubrichtung an diesem Verdrängerkolben befestigt ist, angebrachtes weiteres flexibles zugfestes Element des Steuersystems auf Spannung gehalten wird, welches auf die durch das durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebene Welle aufgewickelt wird, wenn das andere abgewickelt wird.

40. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 38 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebene Welle mehrere Verdrängerkolben angetrieben werden.

41. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 38 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Welle durch das Druckgefäß aus dem Arbeitsvolumen hinaus geführt (und dort durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebenen) wird.

42. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 36 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkolben als Flüssigkeitskolben ausgebildet ist, wobei mit Kontakt zur Flüssigkeit eine andere isolierende Struktur so bewegt wird, daß die von der Flüssigkeit im Betriebszustand bei der periodischen Bewegung benetzten Flächen gegen eine direkte Anströmung durch heißes Arbeitsfluid weitgehend abgedeckt werden.

43. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 36 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest ein mit Kolbenflüssigkeit gefülltes, an das Druckgefäß angeschlossenes Rohr, das eine bewegbare Grenzfläche der Flüssigkeit ohne Kontakt zu einem mit Arbeitsfluid ausgefüllten Arbeitsvolumen aufweist, zumindest ein mit Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen in der Größe verändert wird.

44. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Grenzfläche der Flüssigkeit ohne Kontakt zu einem mit Arbeitsfluid gefüllten Arbeitsvolumen durch einen mit dem Steuersystem und einem Energiespeicher (z. B. Schwungrad) verbundenen Kolben bewegt wird.

45. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet daß der in Anspruch 44 angeführte Kolben durch einen Schwimmer ersetzt wird, der in jeder Stellung nur einen relativ zur gesamten Größe kleinen Spalt zur angrenzenden Wand, die ins Druckgehäuse um zumindest ein Arbeitsvolumen übergeht, unausgefüllt läßt, wobei der Schwimmer in Bewegungsrichtung lange genug sein muß, damit er im Betriebszustand nicht weitgehend von der Flüssigkeit eingeschlossen werden kann.

46. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Flüssigkeitsverdrängerkolben durch zumindest eine Turbine angetrieben wird.

47. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinen für verschiedene Flüssigkeitsverdrangerkolben auf einer gemeinsamen Welle befestigt sind.

48. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Behälter, der an zumindest ein Arbeitsvolumen angeschlossen ist, zumindest ein Gasvolumen durch eine Flüssigkeitsoberfläche abgegrenzt wird und diese Flüssigkeit in diesen Behälter durch zumindest ein Rückschlagventil einströmen und durch zumindest eine Düse wieder ausströmen kann.

49. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein in den Ansprüchen 42 bis 48 charakterisierter Flüssigkeitskolben durch zumindest einen wie in Anspruch 48 erzeugten periodischen Flüssigkeitsstrahl angetrieben wird.

50. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 49, dadurch gekennzeichnet, daß die durch zumindest einen Wärmetauscher in zumindest einem geschlossenem Kreislauf strömende Flüssigkeit durch zumindest einen wie in Anspruch 48 erzeugten periodischen Flüssigkeitsstrahl angetrieben wird.

51. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 33 bis 50, dadurch gekennzeichnet, daß zur in einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 50 charakterisierten zeitlichen Veränderung der in einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 50 charakterisierten Teilvolumina verschiedene Gruppen von Verdrängern unterschiedlich (z. B. mit einer Phasenverschiebung) angetrieben werden.

52. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-51, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Verdrängerkolben als Schwenkkolben ausgebildet sind (und einige davon auf der selben Welle befestigt sind).

53. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 28 bis 52, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 1 charakterisierten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendigen Wärmeübergangsflächen so mit in Hubrichtung verlaufenden Elementen des Steuersystems bzgl. Zug und Druck verbunden sind, daß die anderen Enden dieser Elemente im Betriebszustand in einem Raum bewegt werden, der nicht heiß wird, wobei es notwendig sein kann, diese Elemente durch einige dieser Strukturen hindurchzuführen.

54. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 53 charakterisierte Hubrichtung vertikal verläuft.

55. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder beiden der Ansprüche 53 bis 54, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen senkrecht zur Hubrichtung angeordnet sind.

56. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis 55, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß- und Auslaßventile sowie die Wärmetauscher so angeordnet sind, daß die Teilvolumina des entsprechenden Arbeitsvolumens räumlich oberhalb dem Wärmetauscher angeordnet sind, deren Temperatur über der Siedetemperatur der im Wärmetauscher verwendeten Wärmetauscherflüssigkeit liegt.

57. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis 56, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 53 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems durch Dichtungen aus zumindest einem Arbeitsvolumen hinausgeführt werden.

58. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 57 näher bezeichneten Dichtungen für die Elemente des Steuersystems an einem vom entsprechenden Arbeitsvolumenschwerpunkt weitestmöglich entfernt liegenden Rohrende angebracht sind, durch das die Elemente des Steuersystems durchgeführt sind, so daß die Dichtung nur auf Flächen gleitet, welche innerhalb des Druckgefäßes immer direkt an die Rohrmantelfläche angrenzen.

59. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-58, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der in den Ansprüchen 53 bis 58 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems mit den dort noch freien Enden direkt, z. B. über Bolzen auf denen evtl. kugelgelagerte Rollen sitzen, an verschiedenen Stellen zumindest eines Hebels kraftübertragend angreifen und so eine in Anspruch 3 oder 22 charakterisierte Bewegung erreicht werden kann.

60. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-59, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der in den Ansprüchen 53 bis 58 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems mit den dort noch freien Enden direkt über zumindest ein daran beweglich befestigtes Zwischenteil an verschiedene Stellen zumindest eines Hebels beweglich befestigt wird und so eine in Anspruch 3 oder 53 charakterisierte Bewegung erreicht werden kann.

61. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis 61, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der dort noch freien Ende der in den Ansprüchen 53 bis 61 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems mehrere formstabile Bauteile beweglich so mit mehreren der auch in Anspruch 59 bezeichneten Hebeln verbunden sind, daß der Kraftfluß eine Spiegelsymmetrie bzgl. einer Ebene aufweist, in der auch die Hubrichtung liegt.

62. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei in Anspruch 61 näher bezeichnete Elemente des Steuersystems separat wie in Anspruch 61 durch formstabile Bauteile beweglich mit Hebeln verbunden sind und diese Hebel bei jeder Gruppe dieser Elemente auf zwei Wellen befestigt sind, welche parallel zur Symmetrieebene der entsprechenden Gruppe verlaufen.

63. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-62, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein in den Ansprüchen 53 bis 62 näher bezeichnetes Element des Steuersystems mit dem dort noch freien Ende über eine Zahnstange auf ein Zahnrad wirkt.

64. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-62, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein in den Ansprüchen 53 bis 63 näher bezeichnetes Element des Steuersystems mit dem dort noch freien Ende über zumindest ein formveränderbares, zugfestes Element des Steuersystems wie z. B. Ketten, Riemen o. ä., das auf zumindest eine Rolle aufgewickelt wird, mit zumindest einer Welle gekoppelt ist.

65. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-64, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ansprüchen 53 bis 64 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems, die an unterschiedlichen der in den Ansprüchen 1 oder 28 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen verschiebbar befestigt sind, in Gruppen konzentrisch angeordnet sind.

66. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 65 aufgeführte Befestigung der Elemente des Steuersystems als Bajonettverschluß ausgebildet ist und das in ein Element des Steuersystems eingreifende Bauteil das weiter innen angeordnete Element des Steuersystems führt.

67. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-66, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil, mit dem zumindest eines der in Anspruch 53 charakterisierten Elemente des Steuersystems mit einem Bauteil verbunden ist, in einer zur Hubrichtung senkrechten Ebene bzgl. der Struktur oder des Bauteils mit für den thermodynamischen Prozeß notwendigen Wärmeübergangsflächen beweglich ist.

68. Entropietransformator nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß das in Anspruch 67 aufgeführte Bauteil nur in Richtung auf den Flächenschwerpunkt der ebenfalls aufgeführten Struktur bewegt werden kann.

69. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 28 bis 68, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der Regeneratoren in festem Abstand durch Elemente in Hubrichtung miteinander verbunden sind.

70. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 69, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Arbeitsvolumen zumindest zwei Gruppen von wie in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina abgegrenzt werden und die Größe der Teilvolumina einer Gruppe vergrößert werden, wenn die Teilvolumina einer anderen Gruppe verkleinert werden.

71. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 28 bis 70, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht an einem Regenerator befestigten Enden der in den Ansprüchen 53 bis 70 aufgeführten Elemente innerhalb zumindest eines Druckgehäuses in zumindest einem mit Flüssigkeit gefüllten Raum bewegt werden.

72. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, daß am Rand zumindest eines auch in vertikaler Richtung bewegten Regenerators oder Wärmetauscher zumindest ein Element dichtend befestigt ist, das immer in zumindest einen in Anspruch 71 charakterisierten, mit Flüssigkeit gefüllten Raum eintaucht, so daß der Regenerator oder Wärmetauscher im Betriebszustand von Arbeitsfluid durchströmt werden muß.

73. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 72 charakterisierten Elemente auch Funktionen übernehmen, die in einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis 71 von den dort charakterisierten Elementen des Steuersystems erfüllt werden.

74. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis 73, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem der in einem oder mehreren der Ansprüche 71 bis 73 charakterisierten Elemente unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche Schwimmer angebracht sind, durch die Gewichtskraft der damit verbundenen Anordnung kompensiert wird.

75. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 71 bis 74, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeitsfluid durch ein mit dem Druckgefäß dichtend fest verbundenes Rohr, das in Hubrichtung so angeordnet ist, daß es über den Flüssigkeitsspiegel hinausragt, und ein darin weitgehend konzentrisch angeordnetes, dagegen gedichtetes Gasführungsrohr, das mit einer Struktur mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen dichtend verbunden ist, aus dem entsprechenden Teilvolumen des Arbeitsvolumens zum Auslaßventil am Druckgehäuse gelangt.

76. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 75, dadurch gekennzeichnet, daß über das mit dem Druckgefäß dichtend fest verbundene Rohr, das in Hubrichtung angeordnet ist, und das darin weitgehend konzentrisch angeordnete Gasführungsrohr ein weiteres weitgehend konzentrisch angeordnetes mit dem Gasführungsrohr abgedichtet verbundenes Rohr angeordnet ist, das immer so weit in die Flüssigkeit eintaucht, daß die Abdichtung gewährleistet ist.

77. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 71 bis 76, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Struktur mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen periodisch in die Flüssigkeit eintaucht und dabei Wärmeenergie austauscht.

78. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 71 bis 77, dadurch gekennzeichnet, daß eine Struktur periodisch in die Flüssigkeit eintaucht und dabei Flüssigkeit aufnimmt, die anschließend aus dieser Struktur abtropft und im Arbeitsraum verrieselt wird.

79. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 71 bis 78, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in zumindest einem Arbeitsvolumen durch einen Wärmetauscher im geschlossenen Kreislauf Wärmeenergie entweder aufnimmt oder abgibt.

80. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 71 bis 79, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Arbeitsvolumen durch einen Wärmetauscher, der im Druckgefäß unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche angebracht ist, die Flüssigkeit Wärmeenergie entweder aufnimmt oder abgibt.

81. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis 80, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest ein Element des Steuersystems, das durch einen oder mehrere der Ansprüche 53 bis 80 charakterisiert wird, in eine Zahnstange übergeht, die auf zumindest ein Zahnrad einer Welle wirkt.

82. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis 81, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Element des Steuersystems, das durch einen oder mehrere der Ansprüche 53 bis 80 charakterisiert wird, durch zumindest ein zugfestes flexibles Element des Steuersystems bewegt wird, das auf einer durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebenen Welle aufs und abgewickelt wird und das wahlweise durch die Gewichtskraft der dadurch bewegten Strukturen oder durch zumindest ein weiteres am verlängerten freien Ende zumindest eines Elements des Steuersystems, das durch einen oder mehrere der Ansprüche 53 bis 80 charakterisiert wird, befestigtes zugfestes flexibles Element des Steuersystems auf Spannung gehalten wird, das auf die durch das Steuersystem angetriebene Welle aufgewickelt wird; wenn das andere abgewickelt wird.

83. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis 82, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest eine durch ein Teilsystem des Steuersystems angetriebene Welle mehrere Elemente des Steuersystems angetrieben werden, die durch einen oder mehrere der Ansprüche 53 bis 82 charakterisiert werden.

84. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 83, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Welle durch das entsprechenden Druckgefäß aus dem entsprechenden Arbeitsvolumen hinaus geführt (und dort durch ein anderes Teilsystem des Steuersystems angetriebenen) wird.

85. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis 84, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein der in Anspruch 65 charakterisierten konzentrisch angeordneten Elemente des Steuersystems aus jeweils zwei miteinander am freien Ende verbundenen länglichen Elementen in Hubrichtung, wie z. B. Stangen, besteht.

86. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-85, dadurch gekennzeichnet, daß Federn zwischen den durch Anspruch 1 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen wirken.

87. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 86, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn zwischen den in Anspruch 53 bis 85 näher gekennzeichneten Elemente des Steuersystems wirken.

88. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-87, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 1 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen jeweils mit parallelen Drehachsen an mindestens 2 Bauteilen beweglich verbunden sind, die jeweils auf einer von zueinander parallel verlaufenden Drehachsen bewegt werden können und die Drehachsen auf einer Ebene senkrecht stehen und Verbindungsstrecken der Schnittpunkte ein Parallelogramm bilden können.

89. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 88, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 1 oder 88 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen eine Begrenzung ihrer Ausdehnung in der engeren-Umgebung zweier Drehachsen aufweisen und der Übergang zu den mindestens zwei weiteren in Anspruch 88 angeführten Bauteilen so ausgebildet ist, daß eine weitgehende Abdichtung bei möglichst großem Wärmeaustausch der Leckströmung gegeben ist

90. Teilsystem des Steuersystems für eine Verfahren zur Transformation von Entropie, welches eine Bewegung der in Anspruch 1 angeführten Strukturen oder Bauteile, wie z. B. Verdrangerkolben oder Strukturen oder Bauteile mit notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen, durch einen Antrieb erreicht, bei dem über zwei einseitig gelagerte Kettenräder, von denen mindestens eines angetrieben oder mit einem Energiespeicher wie z. B. einem Schwungrad verbunden ist, eine Kette gespannt ist an der zwei Hebel mit zwei Lager in etwa der Entfernung des Teilkreisradius des Kettenrades so beweglich befestigt sind, daß sie so miteinander auf einer weiteren Drehachse verbunden sind, daß diese Drehachse während der kontinuierlichen Bewegung der Kettenräder einen entscheidenden Anteil der Periodendauer in der näheren Umgebung je einer der Kettenradachsen verweilt, zu denen sie angenähert parallel verläuft und von ihr die Kraft zur Antriebsbewegung z. B. durch einen Hebel abgenommen wird.

91. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 92, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Kette für Kettenräder mit mindestens einer Kettenradscheibe mehr als das verwendete Kettenrad ausgelegt ist und die Hebel innerhalb der Kette auf Kettenbolzen gelagert sind.

92. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-33, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die in den Ansprüchen 5 oder 28 charakterisierten Bewegungen, mit denen eine Größenveränderung der in Anspruch 1 oder anderen Ansprüchen definierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens erreicht wird, durch einen Kettenantrieb, wie er in den Ansprüchen 90 oder 91 näher bezeichnet wird, zusammen mit einem weiteren Kettenantrieb realisiert wird, bei dem die Kette, wie bei Anspruch 91 näher bezeichnet, bei gleicher Umlaufdauer gelagert und angetrieben wird, die Kraft für die Antriebsbewegung direkt an wahlweise zumindest einem Bolzen oder zumindest einem Kettenglied der Kette abgegriffen wird.

93. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 92, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem in Anspruch 92 neu angeführten Kettenantrieb zumindest eine Scheibe mit zwei Löchern durch die zwei Kettenbolzen, die ein Kettenschloß bilden können, durchgreifen, so an der Kette befestigt sind, daß sie direkt wahlweise als Lauffläche für das runde Loch in einem Hebel oder zumindest einem anderen, die Antriebsbewegung abgreifenden Bauteil oder Vorrichtung wirkt oder als Innenbefestigung für ein separates Lager dient.

94. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-93, dadurch gekennzeichnet, daß auf zumindest einer in den Ansprüchen 90-93 oder 97 näher bezeichneten Kette, Baukörper zur Verbreiterung oder Erhöhung so angebracht sind, daß durch einen darauf (über eine Rolle) wirkenden Hebel die (Kraft zur) Bewegung der Ventile abgenommen werden kann.

95. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-94, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen, mit denen eine Größenveränderung der in Anspruch 1 oder anderen Ansprüchen definierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens, durch die Einbindung zumindest einer Kugelumlaufspindel mit oszillierender Bewegung erreicht wird.

96. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-95, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen, mit denen eine Größenveränderung der in Anspruch 1 oder anderen Ansprüchen definierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens, durch die Einbindung zumindest eines gegen eine Kurvenscheibe gepreßten Rades erreicht wird.

97. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 96, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der in den Ansprüchen 90 bis 96 gekennzeichneten Teilsysteme des Steuersystems zumindest auf die in den Ansprüchen 38 bis 41 oder 84 charakterisierten Wellen wirken.

98. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-97, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand in zumindest einem in Anspruch 5 und nicht durch Anspruch 1 näher bezeichneten Teilvolumen eine weitere Aufteilung in Unterteilvolumina durch zumindest eine weitere zu durchströmende Struktur 108, 109 vorhanden ist, welche weniger zur Wärmeübertragung sondern überwiegend zur Strömungsführung oder Wirbelbehinderung ausgelegt ist und so bewegt wird, daß das angrenzende, in Richtung des Bauteils mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen angeordnete Unterteilvolumen überwiegend dann verkleinert wird, wenn diese Struktur 108, 109 möglichst nah an der Wand des Druckgefäßes angeordnet ist und das in Richtung der Wand des Druckgefäßes angrenzende Unterteilvolumen überwiegend nur dann vergrößert wird, wenn das an der anderen Seite angrenzende Unterteilvolumen bereits maximal ist.

99. Verfahren zur Transformation von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine zu durchströmende Struktur (z. B. 108, 109) mit einem (gefederten) Element ein periodisch bewegtes Bauteil, das in Längsrichtung eine Formänderung wie z. B. eine zu- bzw. abnehmende Querschnittsfläche aufweist, zumindest teilweise umgreift und während bestimmten-Zeitperioden des periodischen Kreisprozesses davon zur periodischen Bewegung mitgenommen wird.

100. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 99, dadurch gekennzeichnet, daß das in diesem Anspruch neu aufgeführte bewegte Bauteil am in Anspruch 98 charakterisierten Bauteils mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen befestigt ist.

101. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-100, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase für den Antrieb der Kompressionseinrichtung für zumindest ein Arbeitsvolumen durch das Steuersystem so eingestellt ist, daß in den Zeitperioden des periodischen thermodynamischen Kreisprozesses das Arbeitsfluid komprimiert wird, in denen der mittlere Druck etwas kleiner ist, als in den Zeitperioden, in denen expandiert wird und dadurch dem Steuersystem während einer Periode mechanische Energie zugeführt wird, um so die mechanischen Verluste oder Strömungsverluste auszugleichen oder mechanische Arbeit z. B. an einer Arbeitsmaschine zu verrichten.

102. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-101, bei dem der Antrieb des Steuersystems durch die Kopplung mit einem Schwungrad und zumindest einem Antriebskolben wie z. B. Membrane-Kolben, Faltenbalg erfolgt.

103. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 102, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum des Antriebskolbens zu einem Arbeitsvolumen gehört und bei der vorgesehenen Bewegung durch das Steuersystem überwiegend in den Zeitperioden mit größerem Druck ausgedehnt und in denen mit kleinerem Druck verkleinert wird.

104. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 102, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum des Antriebskolbens während den Zeitperioden, in denen er vergrößert wird, mit zumindest einem Raum größeren Drucks über zumindest ein Ventil, auf welches das Steuersystem einwirkt verbunden wird und in den Zeitperioden, in denen eine Verkleinerung stattfindet, analog mit einem Raum niederen Drucks verbunden wird.

105. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 104, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Druckgefäß 47 selbst weitgehend auf Umgebungstemperatur bleibt und gegen den heißen Innenraum raumfüllend (durch Isolationsmaterial mit geschlossenen Poren wie z. B. Glasschaum) isoliert ist, so daß sich dieser Zwischenraum bzgl. der Druckänderung neutral verhält.

106. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 105, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand 39 in Hubrichtung zumindest eines Druckgehäuses aus zwei Schichten von versetzt angeordneten Blechstreifen gebildet wird, wobei Fugen in Hubrichtung verlaufen.

107. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 106, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einen Raum, welcher direkt an zumindest ein Ventil, an das zumindest ein Arbeitsvolumen wie in Anspruch 1 dargestellt angrenzt, auch zumindest ein Druckausgleichsbehälter angeschlossen ist.

108. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 107, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas-Flüssigkeitsgemisch, das aus dem Arbeitsvolumen austritt, dadurch getrennt wird, daß es in einen zylinderförmigen Druckbehälter mit einigermaßen vertikaler Achse tangential (in mittlerer Höhe) einströmt, das Gas oben im Bereich der Achse wie der ausströmt und die Flüssigkeit durch zumindest ein mit einem Schwimmer gesteuertes Ventil im untersten Bereich und eine Rohrleitung wahlweise wieder in das Druckgefäß um zumindest ein Arbeitsvolumen zurückbefördert wird oder in einen Behälter außerhalb jedes Arbeitsvolumens befördert wird, der durch einen Überlauf immer in etwa das angestrebte Flüssigkeitsniveau jedes Arbeitsvolumens hat, mit dem er durch zumindest eine Rohrleitung mit zumindest einem leichtgängigen Rückschlagventil unterhalb des Flüssigkeitsniveaus verbunden ist, wobei der Behälter über der Flüssigkeitsfläche etwa denselben Druck wie den minimalen Druck im entsprechenden Arbeitsvolumen hat.

109. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-50, bei dem die Druckdifferenz der entscheidende zu mindestens einem mit Ventilen zu zumindest einem Arbeitsvolumen abgegrenzten Räumen auch an zumindest einem Ventilator oder zumindest einer Turbine mit zumindest einem verstellbaren Element anliegt, so daß diese(r) auf veränderte Mengenflüsse zumindest eines Arbeitsmittels (gesteuert durch das Steuersystem dieses Arbeitsvolumens) reagieren kann.

110. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 109, bei dem die radiale Turbine entweder durch das Arbeitsfluid angetrieben wird oder in zumindest einen Raum mit höherem Druck zumindest ein Arbeitsmittel preßt und der Einlaßkanal in der Umgebung der Turbinenschaufeln in der Größe (durch den (Strömungs-)Druckunterschied oder das Steuersystem) (z. B. durch eine Metall- Zunge) durch Änderung der Exzentrizität des Gehäuses am größten Umfang so verändert werden kann; daß bei möglichst konstantem Druck der Volumenstrom pro Zeiteinheit in einem möglichst weitem Umfang variiert werden kann.

111. Verfahren zur Transformation von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß periodisch Gas in einen Behälter gesteuert ein und dann wieder ausströmt, der in der Zwischenzeit in einem Behälter mit Flüssigkeit relativ zur Flüssigkeitsoberfläche zumindest vertikal bewegt wurde.

112. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 111, dadurch gekennzeichnet, daß auf zumindest einer Welle zumindest ein Behälter angeordnet ist, dessen Öffnung in eine tangentiale Richtung senkrecht zur Wellenachse weist, und der Gas je nach Einsatzart und Drehrichtung aufnimmt oder abgibt, wenn der Behälter so weit unter der Flüssigkeitsoberfläche ist, daß das Gas ohne große Druckdifferenz in bzw. aus diesem Behälter strömt, von dem es wieder abgegeben bzw. aufgenommen wird, wenn der Behälter nach dem zumindest teilweisen Auftauchen über die Flüssigkeitsoberfläche wieder mit Flüssigkeit geflutet bzw. von Flüssigkeit entleert wird.

113. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 112, dadurch gekennzeichnet, daß Gas in ein Rohr unter der Flüssigkeitsoberfläche wahlweise durch Düsen oder poröses Material so eingeblasen wird, daß die Größen der Gasblasen in einem möglichst kleinen Intervall bleiben und dieses Gas-Flüssigkeitsgemisch aufgrund der geringeren durchschnittlichen Dichte in einen Behälter mit höherem Flüssigkeitsspiegel strömt.

114. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-113, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsmittel außerhalb des/der Arbeitsvolumina mit zumindest einem Wärmeenergiespeicher Wärmeenergie austauscht.

115. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 114, bei dem zumindest ein Wärmeenergiespeicher aus einer Anordnung von zumindest einer zumindest von einem Arbeitsmittel zu durchströmenden Schüttung eines kapazitiven Wärmeenergiespeichers (z. B. (Alt-) Glas (weiß), Kies (Durchmesser in engem Toleranzbereich: ± 20%, Metall (-Schrott), . . .) und/oder Isolationsmaterial besteht.

116. Verfahren zur Transformation von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß bei zumindest einem Wärmeenergiespeicher die Anordnung des durchströmten Speichermaterials mit dem dieses einhüllende Isolationsmaterial, das bei der Wärmeausdehnung des Speichermaterials federnd zurückweichen kann,) so ausgestaltet ist, daß die maximale Abmessung einer beliebigen, grob betrachtet senkrecht zu durchströmenden Fläche bedeutend kleiner sind, als die kürzeste Distanz für die Durchströmung der gesamten Anordnung und diese schlauchförmige Struktur wie ein aufgerolltes Wollknäuel aneinanderliegend so angeordnet ist, daß durch Isolationsmaterial jeweils Speichermaterial voneinander getrennt ist, zwischen denen zumindest ein Arbeitsmittel bei der Durchströmung eine möglichst geringen Weg zurücklegen muß.

117. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 114 bis 116, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Wärmespeicher mehrere durch Ventile verschließbare Zugänge an mehreren Positionen aufweist, wobei zumindest ein Arbeitsmittel von einem dieser Zugänge zu einem anderen erst nach der Durchströmung eines Anteils des gesamten Speichermaterials gelangen kann.

118. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-117, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsmittel durch Sonnenenergie erhitzt, wahlweise zumindest teilweise in der Phase verändert oder chemisch verändert wird.

119. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 118, bei dem die Solarstrahlung z. B. durch Spiegel oder Linsen auf zumindest einen Wärmetauscher optisch konzentriert wird, der von zumindest einem Arbeitsmittel durchströmt wird.

120. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 119, bei dem die Konzentration der Solarstrahlung durch zumindest eine nach der relativen Position der Sonne ausgerichtete Einrichtung wie z. B. ein Parabolrinnenspiegel auf zumindest eine im Bereich der Brennlinie angeordnete Absorberstruktur erfolgt.

121. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder beiden der Ansprüche 119 oder 120, dadurch gekennzeichnet, daß vor allem zumindest ein Absorberstruktur mit verändertem Sonnenstand nachgeführt wird

122. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 118 bis 122, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein optischer Absorber und Wärmetauscher durch eine Struktur oder Material gegen die Umgebung so wärmeisoliert wird, daß durch diese Struktur die Solarstrahlung mit möglichst geringer Absorption oder Reflexion den Wärmetauscher erreicht.

123. Verfahren zur Transformation von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß fast anstoßend an eine zu einer Ebene, welche zumindest einen Teil der reflektierten Strahlung zumindest einer Einrichtung zur optischen Konzentration der Strahlungsenergie auf eine Brennlinie (wie z. B. ein Parabolrinnenspiegel) in zwei gleich starke Strahlenbündel teilt, senkrechte Ebene durch die Brennlinie dieser Einrichtung Elemente angeordnet sind, deren Oberflächen parallel zu einer Linie durch den Bereich, in den die Strahlung um diese Brennlinie konzentriert wird, verlaufen, das eingestrahlte Sonnenlicht letztlich gerichtet reflektieren und die Wärmestrahlung eines Schwarzkörpers mit einer Temperatur von 700°K zumindest, wenn sie von dieser Brennlinie her sichtbar sind, möglichst weitgehend absorbieren (z. B. Glasröhren oder Glasfasern vgl. Lichtleiter), wodurch die auf zumindest eine Brennlinie konzentrierte direkte Sonnenstrahlung zumindest teilweise in einen Bereich geleitet wird, (vgl. Lichtleiter oder transluzente thermische Isolation) in dem sie absorbiert wird.

124. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 120 bis 123, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Einrichtung zur optischen Konzentration der Strahlungsenergie auf eine Brennlinie (wie z. B. ein Parabolrinnenspiegel) in einzelne Segmente parallel zur Brenninie aufgeteilt ist, die einzeln in geringerem Umfang als in Anspruch 120 nötig, parallel nachgestellt werden, um bei der Nachführung des Absorbers eine Verbesserung der optischen Konzentration zu erreichen.

125. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 122 bis 124, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 123 oder 122 aufgeführten Elemente zumindest teilweise durch einen Arbeitsmittelstrom, der von der entsprechenden Brennlinie bzw. vom Brennpunkt weg strömt, gekühlt werden

126. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 oder 125, dadurch gekennzeichnet, daß kein Bauteil so angeordnet ist, daß eine Transmission der dann absorbierten Strahlung durch Material erfolgen muß.

127. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 126, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 123 aufgeführten Elemente soweit von der Ebene mit höchster Symmetrie, in der zumindest eine Brennlinie liegt, entfernt angeordnet sind, daß nur ein geringer Anteil der in Richtung auf diese Brennlinie reflektierten Strahlungsleistung bei idealer Ausrichtung der entsprechenden Einrichtung zur optischen Konzentration der Strahlungsenergie im Bereich der Stirnfläche dieser Elemente ankommt.

128. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 127, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen angeführten Elemente von der entsprechenden Brennlinie her durchströmt werden.

129. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 128, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ansprüchen 123 bis 128 angeführten Elemente so angeordnet sind, daß die solare Strahlung ohne Transmission zu Oberflächen gelangen kann, an der sie absorbiert wird, und die Oberfläche von der Strömung des Arbeitsfluids gekühlt wird.

130. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 129, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel zumindest eine Struktur mit einer die solare Strahlung absorbierenden Oberflächen durchströmen kann.

131. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 130, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 130 aufgeführten Elemente an beiden Enden dichtend gefaßt und so in ein zumindest in dem angrenzenden Bereich geschlossenes Leitungssystem integriert sind.

132. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 131, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der in Anspruch 131 aufgeführten Elemente im von der entsprechenden Brennlinie entfernten Bereich bei zumindest einigen der Oberflächen der Absorptionskoeffizient für Sonnenstrahlung größer als bei Glaswänden ist. (z. B. durch Schwärzung, ein eingeschobenes Rohr aus Metall oder Keramik oder einen Metallstreifen).

133. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder beiden der Ansprüche 131 oder 132, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen aufgeführten Elemente in durchströmte Elemente übergehen, die aus einem anderen Material bestehen und deren Oberflächen weitgehend die selbe Orientierung aufweisen.

134. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 133, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption der solaren Strahlung an Oberflächen erfolgt, die auch gerichtet reflektieren, wahlweise die Strahlung eines schwarzen Körpers mit der Temperatur 700°K absorbieren oder nicht und so angeordnet sind, daß die absorbierte solare Strahlungsenergie pro Fläche möglichst konstant ist, so daß der Wärmeübergang von dieser Oberfläche an das Arbeitsmittel (trotz dessen geringer Wärmeleitfähigkeit oder Wärmekapazität) bei minimalen Exergieverlusten erfolgt.

135. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 119 bis 134, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anordnung in Strahlrichtung hinter zumindest einem Teil zumindest einer Brennlinie bzw. zumindest einem Brennpunkt mit thermischer Isolation ummantelt ist.

136. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 135, dadurch gekennzeichnet, daß in Einstrahlrichtung vor der Brennlinie zumindest ein flaches, ebenes und dünnes Bauteil (mit geringer Wärmeleitfähigkeit in Einstrahlrichtung) (z. B. Schlitzblech, evtl. glasiert) angebracht ist, in dessen Ebene auch die entsprechende Brennlinie liegt oder zumindest in diesem Bereich verläuft.

137. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 119 bis 154, dadurch gekennzeichnet, daß aus zumindest einem Strömungskanal im Bereich der Brennlinie bzw. des Brennpunktes Luft so freigesetzt wird, daß sie entgegen der Strahlungsrichtung strömt.

138. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 119, bei dem die Konzentration der Solarstrahlung durch zumindest einen bzgl. einer Symmetrieachse drehsymmetrischen, nach der relativen Position der Sonne ausgerichteten Parabolspiegel auf zumindest einen im Bereich des Brennpunktes angeordneten Wärmetauscher erfolgt.

139. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 119 bis 138, dadurch gekennzeichnet, daß vor allem zumindest ein Absorber mit verändertem Sonnenstand nachgeführt wird.

140. Anlage zur Transformation von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise weitgehend parallel oder weitgehend rotationssymmetrisch zu einer Hauptstrahllinie, die in jeder Ebene liegen muß, welche die Strahlung, die von zumindest einer Einrichtung zur optischen Konzentration der solaren Strahlungsenergie auf einen Brennpunkt konzentriert wird, in zwei gleich starke Strahlenbündel teilt, und fast anstoßend an eine dazu senkrechte Ebene durch diesen Brennpunkt, Elemente angeordnet sind, deren Oberflächen in etwa parallel zu einer Linie durch den Bereich, in den die Strahlung um diesen Brennpunkt konzentriert wird, verlaufen, das eingestrahlte Sonnenlicht letztlich gerichtet reflektieren und die Wärmestrahlung eines Schwarzkörpers mit einer Temperatur von 700°K zumindest, wenn sie von der Brennlinie her sichtbar sind, möglichst weitgehend absorbieren (z. B. Glasröhren oder Glasfasern vgl. Lichtleiter), wodurch die auf einen Brennpunkt konzentrierte Sonnenstrahlung in einen Bereich geleitet wird, (vgl. Lichtleiter oder transluzente thermische Isolation) in dem sie absorbiert wird.

141. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 119 bis 140, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Einrichtung zur optischen Konzentration der solaren Strahlungsenergie auf einen Brennpunkt in einzelne Segmente aufgeteilt ist, die einzeln in geringerem Umfang als in den Ansprüchen 139 oder 120 nötig, nachgestellt werden, um bei der Nachführung des dazugehörigen Absorbers eine Verbesserung der optischen Konzentration zu erreichen

142. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 140, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 140 aufgeführten Elemente zumindest teilweise durch einen Arbeitsmittelstrom, der vom entsprechenden Brennpunkt weg strömt, gekühlt werden.

143. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 142, dadurch gekennzeichnet, daß kein Bauteil so angeordnet ist, daß eine Transmission der Strahlung durch Oberflächen erfolgen muß, deren tangential weitergeführten Ebenen von der entsprechenden Hauptstrahlinie in einem Winkel geschnitten werden, der deutlich von 0° abweicht.

144. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 143, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen aufgeführten Elemente soweit von der jeweils entsprechenden Hauptstrahllinie durch den Brennpunkt entfernt angeordnet sind, daß nur ein geringer Anteil der in Richtung auf den Brennpunkt reflektierten Strahlungsleistung bei idealer Ausrichtung des Parabolspiegels im Bereich der Stirnfläche dieser Elemente ankommt.

145. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 144, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen angeführten Elemente vom entsprechenden Brennpunkt her durchströmt werden.

146. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 145, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ansprüchen 140 bis 145 angeführten Elemente so angeordnet sind, daß die solare Strahlung ohne Transmission zu Oberflächen gelangen kann, an der sie absorbiert wird und die von der Strömung des Arbeitsfluids gekühlt wird.

147. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 146, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel zumindest eine Struktur mit der die solare Strahlung absorbierenden Oberflächen durchströmen kann.

148. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 147, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 145 aufgeführten Elemente an beiden Enden dichtend gefaßt und so in ein zumindest in dem angrenzenden Bereich geschlossenes Leitungssystem integriert sind.

149. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 148, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der in Anspruch 148 aufgeführten Elemente im vom Brennpunkt entfernten Bereich bei zumindest einigen der Oberflächen, mit weitgehend parallelen Schnittlinien der tangentialen Ebenen, der Absorptionskoeffizient für Sonnenstrahlung größer als bei den Glaswänden ist.(z. B. durch Schwärzung, ein eingeschobenes Rohr aus Metall oder Keramik oder einen Metallstreifen)

150. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 148, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 148 aufgeführten Elemente in durchströmte Elemente übergehen, die aus einem anderen Material bestehen und deren Oberflächen weitgehend die selbe Orientierung aufweisen.

151. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 150, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption der solaren Strahlung an Oberflächen erfolgt, die auch gerichtet reflektieren, wahlweise zumindest teilweise die Strahlung eines schwarzen Körpers mit der Temperatur 700°K absorbieren oder nicht absorbieren und so angeordnet sind, daß die absorbierte Energie pro Fläche möglichst konstant ist, so daß der Wärmeübergang von dieser Oberfläche an das Arbeitsmittel (trotz dessen geringer Wärmeleitfähigkeit oder Wärmekapazität) bei minimalen Exergieverlusten erfolgt.

152. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 119 bis 151, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anordnung in Strahlrichtung hinter zumindest einer Brennlinie oder zumindest einem Brennpunkt mit thermischer Isolation ummantelt ist.

153. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 152, dadurch gekennzeichnet, daß in Einstrahlrichtung vor zumindest einem Brennpunkt zumindest ein flaches, ebenes, dünnes und gerichtet reflektierendes und/oder transmittierendes Bauteil mit geringer Wärmeleitfähigkeit (z. B. Schlitzblech, evtl. glasiert) in Form eines Kegelmantels angebracht ist, dessen Symmetrieachse die Hauptstrahllinie ist und dessen verlängerte Kegelspitze auf den Brennpunkt weist.

154. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 153, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zumindest eines optischen Absorbers zumindest ein Ventil angeordnet ist, das abhängig von der Temperatur zum Schutz vor Überhitzung im Notfall geöffnet wird, so daß Luft aufgrund der Kaminwirkung, welche durch ein verlängerndes Rohr (in Hauptstrahlrichtung) verstärkt werden kann, durch die Absorberstruktur strömt.

155. Verfahren zur Transformation von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß in Strahlrichtung hinter zumindest einer transparenten Abdeckung im Idealfall weitgehend gerichtet transmittierende und/oder reflektierende Elemente, welche im Idealfall die Infrarotstrahlung eines Schwarz-Körpers mit der Temperatur von 700°K weitgehend absorbieren, so weitgehend parallel angeordnet und ausgerichtet werden, daß die Oberflächen weitgehend parallel zur Einstrahlungsrichtung liegen und ein möglichst großer Anteil der Sonnenstrahlung in möglichst großer Entfernung der transparenten Abdeckung absorbiert wird, und von der transparenten Abdeckung her von zumindest einem Arbeitsmittel in Strahlrichtung durchströmt werden, wobei die nicht angestrahlten Seiten dieser Anordnung thermisch isoliert sind.

156. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 155, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 155 aufgeführten weitgehend ebenen Elemente mit größerer Fläche einzeln auf jeweils einer Achse gelagert sind und der Sonne durch die Drehung um diese Achse nachgeführt werden.

157. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 155, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 155 aufgeführten Elemente zusammen mit der gesamten in Anspruch 155 charakterisierten Anordnung der Sonne nachgeführt werden.

158. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 155, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 155 charakterisierten weitgehend ebenen Elemente zusammen mit der gesamten in Anspruch 155 charakterisierten Anordnung auf einer gemeinsamen Achse gelagert sind und der Sonne nachgeführt werden.

159. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 155, dadurch gekennzeichnet, daß in Strahlrichtung vor den in Anspruch 155 aufgeführten Elemente zumindest eine weitere transluzente Anordnung von Elementen entgegen der Strahlrichtung durchströmt wird.

160. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 155 bis 159, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen zumindest einer transparenten Abdeckung und den in diesen Ansprüchen charakterisierten Elementen ebenso in Strömungskanäle aufgeteilt ist, wie der Raum auf der anderen Seite dieser Elemente zwischen diesen Elementen und der entsprechenden Isolation.

161. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 155 bis 160, dadurch gekennzeichnet, daß auch zumindest ein Raum zwischen den in Anspruch 159 charakterisierten Elementen, die in unterschiedlicher Richtung von zumindest einem Arbeitsfluid durchströmt werden, ebenso in Strömungskanäle aufgeteilt ist, wie die in Anspruch 160 charakterisierten Räume.

162. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 155 bis 161, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmung der in den Ansprüchen 155 oder 159 charakterisierten Elemente von einem Strömungskanal zum anderen nur durch die Überwindung eines genügend großen Strömungswiderstandes möglich ist, so daß zu dieser Strömung keine effektiv störende konvektive Strömung überlagert wird.

163. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 155 bis 162 dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Raum zwischen den in diesen Ansprüchen charakterisierten Elementen und der entsprechenden opaken Isolation, angrenzend an die Enden dieser Elemente eine zu durchströmende Absorberstruktur mit ausreichend großem Strömungswiderstand angebracht ist.

164. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 160 bis 163, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle, die in unterschiedlichen in diesen Ansprüchen charakterisierten Räumen verlaufen, auch in verschiedene Richtungen verlaufen.

165. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 160 bis 164, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung so reguliert wird, daß durch jeden Strömungskanal am Übergang zum entsprechenden Sammelkanal eine Menge von Arbeitsfluid strömt, die etwa proportional ist zu der in dem Flächenbereich absorbierten Strahlungsenergie, der vom Strömungskanal abgedeckt wird.

166. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 160 bis 165, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Strömungskanäle durch jeweils einen eigenen Ventilator mit einem Sammelkanal Arbeitsmittel austauschen.

167. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 160 bis 166, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Strömungskanäle durch ein temperaturabhängig gesteuertes Ventil in einen Sammelkanal Arbeitsmittel abgeben.

168. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 155 bis 167, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zumindest eines optischen Absorbers zumindest ein Ventil angeordnet ist, das abhängig von der Temperatur zum Schutz vor Überhitzung im Notfall geöffnet wird, so daß Luft aufgrund der Kaminwirkung, welche durch ein verlängerndes Rohr verstärkt wird, durch die Absorberstruktur strömt.

169. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 168, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der in den Ansprüchen 123 bis 168 charakterisierten Kollektoren hintereinander geschaltet werden, so daß zumindest ein Arbeitsfluid in mehreren Stufen erhitzt wird.

170. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 169, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsmittel durch die wahlweise bei Kernreaktionen z. B. in einem mit Helium gekühlten und mit Graphit moderierten Reaktor oder bei einer Verbrennung z. B. von Biomasse oder Biogas mit Frischluft freigesetzten Wärmeenergie erhitzt wird.

171. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-170, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem die bewegten Komponenten und die Ventile mehrerer Arbeitsvolumina so steuert, daß die jeweiligen thermodynamischen Kreisprozesse mit derselben Periodendauer phasenverschoben ablaufen.

172. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 171, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige Ein- und Auslaßventile der Arbeitsvolumina jeweils in die selben externen Räume führen.

173. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-171, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsmittel nach dem Ausströmen aus zumindest einem Auslaßventil zumindest eines Arbeitsvolumens nach wahlweise einer (erneuten) Erhitzung, Abkühlung oder Druckänderung durch zumindest ein Einlaßventil in zumindest ein anderes Arbeitsvolumen strömt.

174. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-173, dadurch gekennzeichnet, daß (gefilterte) Frischluft durch die Abgase zumindest einer Verbrennungskraftmaschine in zumindest einem Wärmetauscher oder zumindest einem Regenerator (der als Katalysator wirkt) erhitzt wird und durch zumindest ein Einlaßventil in zumindest ein Arbeitsvolumen aufgenommen wird und zumindest teilweise durch zumindest ein Auslaßventil in zumindest einen Raum mit höherem Druck wieder abgegeben wird.

175. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 174, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft, welche aus zumindest einem Arbeitsvolumen bei erhöhtem Druck durch zumindest ein Auslaßventil ausgepreßt wird, (nach einer Zwischenspeicherung in einem puffernden Drucktank) zumindest teilweise in zumindest eine Verbrennungskraftmaschine einströmt.

176. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 174 bis 175, dadurch gekennzeichnet, daß dabei die kühle Luft aus dem Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens entnommen wird, das an den Kühler angrenzt.

177. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-176, bei dem Einlaß- und Auslaßventile zumindest zweier Arbeitsvolumina so (durch einen gemeinsamen Raum) verbunden sind, daß das Arbeitsfluid nach dem Ausströmen aus zumindest einem Arbeitsvolumen nach wahlweise einer oder keiner Wechselwirkung mit Systemen wahlweise zur Druckänderung oder zum Wärmeenergieaustausch zumindest teilweise in zumindest ein weiteres Arbeitsvolumen einströmen kann.

178. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 177, dadurch gekennzeichnet, daß in eine durch Anspruch 45 näher bezeichnete Anordnung von Arbeitsvolumina eingesaugtes Gas als trockenes, lösungsmitteldampfreduziertes oder/und ölfreies Druckgas einem Druckgasspeicher zugeführt wird, wobei die Trocknung des Gases durch die während dem Aufenthalt wie im Anspruch 211 näher bezeichneten kältesten Teilvolumen Kondensierung oder Sublimierung eines Teils des Lösungsmittels oder des Wasserdampfes erfolgt und das Eis/gefrorene Lösungsmittel während Leerlaufzeiten in denen z. B. das Einlaßventil bei laufendem Antrieb geöffnet bleibt, wieder aufgetaut und aus zumindest einem Arbeitsvolumen entfernt wird.

179. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 178, bei dem die aus zumindest einem Arbeitsvolumen abgeführte Wärmeenergie wahlweise zur Warmwasseraufbereitung oder Heizung (über Nah- oder Fernwärmesysteme) übertragen wird.

180. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 179, bei dem zusätzliche Komponenten aus dem Baugewerbe so angeordnet sind, daß darin gewohnt und gelebt werden kann und eine Kombination der Teilsysteme Arbeitsvolumen, Speicher, Erhitzer durch Verbrennung und Sonnenkollektor durch Parallelschaltung erfolgt.

181. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 180, bei dem das Arbeitsfluid Luft ist und/oder in zumindest einem Arbeitsvolumen mit Kühlwasser (mit Frostschutz) gekühlt wird.

182. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 181, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Wärmetauscher z. B. Gas- Flüssigkeit für Heizung und Warmwasser Wärmeenergie zur Verfügung gestellt wird

183. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 182, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung oder als Wärmequelle zumindest ein Wasserbecken wie z. B. ein Regenwasserbecken als Zwischenspeicher verwendet wird und dieser mit Umgebungsluft gekühlt bzw. erwärmt wird.

184. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-183, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Größe zumindest eines Arbeitsvolumens nur einen Teil der Druckänderung bewirkt.

185. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-183, dadurch gekennzeichnet, daß Sonnenenergie durch eine Integration mehrerer der in diesem Patent charakterisierten Teilsystemen wie Gasverdichter, Wärmeenergiespeicher, Sonnenkollektor, Druckgasspeicher, Turbine und Stromgenerator nach charakterisierter Umwandlung und/oder Speicherung entsprechend dem Bedarf als elektrische Energie zur Verfügung gestellt wird.

186. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-184, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Flüssigkeit in jedem Wärmetauscher in jedem Arbeitsvolumen stets kleiner ist, als der niedrigste im Betriebszustand auftretende Druck im entsprechenden Arbeitsvolumen.

187. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 186, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein an zumindest ein kältestes Teilvolumen angrenzender Regenerator so gedreht oder verschoben wird, daß zumindest periodisch zumindest ein Teil des Regenerators in einem warmen Raum auftauen und abtropfen kann, von wo die Flüssigkeit dann automatisch (durch ein Rohrleitungssystem) abgeführt werden kann.

188. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 187, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeitsfluid durch die Durchströmung zumindest eines Regenerators abgekühlt und wieder erwärmt wird, wobei dem abgekühlten Arbeitsfluid Wärmeenergie entzogen und dabei Lösungsmittel kondensiert oder sublimiert wird.

189. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 188, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest den Teil des Verfahrens zur Transformation von Entropie, das als Kältemaschine wirkt, Gas abgekühlt wird und diese abgekühlte Gas (im geschlossenen Kreislauf) einen Wärmeenergiespeicher (vgl. Ansprüche 114-117) abkühlt, der anschließend durch einen anderen Gasstrom wieder erwärmt wird, wobei Lösungsmittel aus dem Gas kondensiert und/oder ausgefrohren (sublimiert) wird.

190. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 187 bis 189, dadurch gekennzeichnet, daß diese Verfahren zur Wassergewinnung aus der Luftfeuchtigkeit eingesetzt wird.

191. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 190, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zu kühlender Raum thermisch an ein Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens angekoppelt ist.

192. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 191, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Kühlraum thermisch angekoppelt ist an zumindest ein Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens, das wie bei einem bekannten thermischen Kompressor aufgebaut ist und das mit zumindest einem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 191 gekennzeichneten Arbeitsvolumen verbunden ist, wobei das Steuersystem in den beiden Arbeitsvolumina unterschiedlicher Art Strukturen oder Bauteile mit der selben Periodendauer bewegen.

193. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 192, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Flüssigkeit zumindest eines Flüssigkeitskolbens wärmetauschende Flächen im Betriebszustand benetzt und auch als Heiz- bzw. Kühlflüssigkeit eingesetzt wird.

194. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 193, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Flüssigkeit zumindest eines Flüssigkeitskolbens im Betriebszustand zumindest ein Gefäß oder zumindest eine saugfähige Struktur füllt und in einem Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens verrieselt.

195. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 194, dadurch gekennzeichnet, daß durch Ventile ein Flüssigkeitsaustausch zumindest eines offenen Behälters mit zumindest einem Arbeitsvolumen erfolgt und der Flüssigkeitsspiegel in diesem Behälter höher ist, als durchschnittlich im entsprechenden Arbeitsvolumen.

196. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 195, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest ein Überdruckventil Flüssigkeit aus zumindest einem Arbeitsvolumen entweicht, wenn zumindest ein Flüssigkeitskolben zuerst im kalten Bereich oben an einer Hubbegrenzung anschlägt.

197. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 196, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer des Flüssigkeitsverdrängerkolbens in den Extremstellungen periodisch vorübergehend verriegelt wird, um einen Bewegungsablauf zu erreichen, mit dem während einer Periode eine maximale Temperaturänderung des Arbeitsfluides in zumindest einem Arbeitsvolumen erreicht werden kann.

198. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 197, dadurch gekennzeichnet, daß wenn der Schwimmer des Flüssigkeitsverdrängerkolbens in den Extremstellungen bewegt wird, je eine Klappe den Querschnitt für die Flüssigkeitsströmung so weit entgegen der Strömungsrichtung verschließt und durch eine Feder offengehalten wird, daß abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit diese Klappe vollends schließt.

199. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 198, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Betätigung zumindest einer Kompressionseinrichtung zumindest eines Druckvolumens umgesetzte Kompressionsarbeit im Hydraulik-System (durch zumindest eine Hochdruck-Gasfeder) zumindest zum Teil gespeichert wird.

200. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 199, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Betätigung zumindest einer Kompressionseinrichtung zumindest eines Druckvolumens umgesetzte Kompressionsarbeit im Hydraulik-System durch zumindest ein Schwungrad verbunden mit der zeitweise entweder antreibenden oder angetriebenen Pumpe zumindest zum Teil gespeichert wird.

201. Vorrichtung zur Transformation von Entropie, bei der gegen andere Räume oder die Umgebung durch zumindest ein Ventil und zumindest ein Druckgehäuse wahlweise ohne oder mit mechanischer Kompressionseinrichtung, wie z. B. Kolben, Flüssigkeitskolben oder Membran, und wahlweise zumindest eine Flüssigkeitsgrenzfläche oder keine zumindest ein mit Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingegrenzt wird, in dem

• - jeweils zumindest zwei gegeneinander abgrenzbare, vom Arbeitsfluid in einer Periode mit maximaler Menge zu durchströmende Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen, in welchen im Betriebszustand jeweils vom Arbeitsfluid zu durchströmende isotherme Flächen unterschiedlicher Temperatur ausgebildet werden,
• - wahlweise zumindest ein oder kein dazwischen verbindend angeordnetes und weitgehend abdichtendes oder mit der Wirkung eines Regenerators ausgestattetes Element oder Bauteil wie z. B. eine (faltbare) Membrane, gefaltete, teleskopartige oder federnde Bleche, eine formveränderbare Regeneratorstruktur oder eine Flüssigkeitsgrenzfläche
• - oder wenigstens ein oder kein in diesem Arbeitsvolumen bewegbarer Verdrängerkolben
• - und die Begrenzung des Arbeitsfluids

zumindest ein Teilvolumen mit minimaler Größe weitgehend überschneidungsfrei zu Vergleichbarem abgrenzen und zum Teil durch daran angreifende Elemente des Steuersystems zu Bewegungen veranlaßt werden, durch die das Verhältnis von diesem Teilvolumen zu diesem Arbeitsvolumen überwiegend in den Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses entweder vergrößert oder verkleinert wird, während denen dieses Arbeitsvolumen nur geringer in der Größe verändert wird und je nach Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen jeweils zumindest ein bestimmtes Ventil dessen Öffnungs- und Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflußt und welches dieses Arbeitsvolumen gegen zumindest einen äußeren Raum abgrenzen kann, welcher angefüllt ist mit zumindest einem Arbeitsmittel bei teilweise unterschiedlichen, relativ zur periodischen Druckänderung in diesem Arbeitsvolumen während diesen Zeitperioden nur geringeren Schwankungen unterworfenen Drücken, vom Steuersystem oder dem Strömungsdruck überwiegend (in den oben charakterisierten Zeitperioden) offen gehalten und durchströmt wird, welches (Ventile) während zwischen diesen Zeitperioden ablaufenden anderen Zeitperioden geschlossen gehalten wird, in denen der Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen durch die Verschiebung der oben genannten oder weiteren Komponenten oder Bauteile durch das Steuersystem und der dadurch verursachten Veränderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen und/oder durch eine Veränderung der Größe dieses Arbeitsvolumens durch die mechanische Kompressionseinrichtung entweder steigt oder fällt und das Verhältnis jedes wie oben definierten Teilvolumens zu diesem Arbeitsvolumen nur in entscheidend geringerem Umfang verändert wird, wobei während einem relativ zur Periodendauer viel längeren Zeitintervall entweder eine Wärmeenergieaufnahme oder -abgabe zumindest einer Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms bei gleitender Temperatur oder bei mehreren Temperaturniveaus erfolgt und in diesem Arbeitsvolumen zumindest ein Arbeitsmittel zumindest teilweise als Arbeitsfluid wirkt, das den periodischen thermodynamischen Kreisprozeß durchläuft.

202. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 201, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile zumindest eines Arbeitsvolumens, deren Öffnungs- und Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflussen, so angeordnet und eingebunden sind, daß ein durch zumindest ein derartiges Einlaßventil einströmender Anteil eines Arbeitsmittels erst nach der Durchströmung zumindest eines in Anspruch 201 ausführlich charakterisierten Teilvolumens zu wenigstens einem derartigen Auslaßventil gelangt und durch dieses bei kontinuierlichem Betrieb während einer anderen Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses bei Drücken und mit Temperaturen, die in einem anderen Bereich liegen, dieses Arbeitsvolumen wieder verläßt.

203. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder beiden der Ansprüche 201 oder 202, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen näher charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens immer weitgehend dasselbe Größenverhältnis zueinander aufweisen.

204. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 203, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsvolumen durch die Einwirkung des Steuersystems auf die Kompressionseinrichtung, wie z. B. Kolben, Flüssigkeitskolben oder Membran, periodisch überwiegend dann entweder vergrößert oder verkleinert wird, wenn die in den Ansprüchen 201 oder 202 näher bezeichneten, für die Gestaltung des thermodynamischen Kreisprozesses entscheidenden Ventile geschlossen sind.

205. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-204, bei dem das Steuersystem so ausgestaltet ist, daß es in bestimmten Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses eine oder mehrere der in Anspruch 201 angeführten Komponenten zu Bewegungen veranlaßt, durch die überwiegend jene durch diese Bauteile eingegrenzten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens entweder vergrößert oder verkleinert werden, die während den in Anspruch 201 charakterisierten Zeitperioden, in denen das in Anspruch 201 charakterisierte Teilvolumen entscheidend in der Größe verändert wird, nur in geringerem Umfang in der Größe verändert werden.

206. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 205, bei dem die Komponenten, welche zumindest ein in den Ansprüchen 201 oder 202 näher bezeichnetes Teilvolumen begrenzen, so angeordnet oder durch das Steuersystem bewegt werden, daß dieses Teilvolumen während den im ersten Teil von Anspruch 205 charakterisierten Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses in der Größe nur in geringerem Umfang geändert wird und vollständig von Arbeitsfluid durchströmt werden kann.

207. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-206, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand durch das Steuersystem die in den Ansprüchen 201-206 aufgeführten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens so in der Größe verändert werden, daß dadurch die Änderung der mittleren Temperatur während einer Periode maximal wird.

208. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 207, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Bewegung zumindest einiger der in Anspruch 201 aufgeführten Strukturen oder Bauteile durch das Steuersystem die durch Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses kontinuierlich verkleinert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen sinkt und in ein Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, das nur an einen von Arbeitsfluid in jeder Periode mit maximaler Menge zu durchströmenden Regenerator direkt angrenzt, durch zumindest ein weit offenes Einlaßventil aus einem Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, heißes Arbeitsmittel einströmt
und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 201 charakterisierten Ventilen erhöht wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 201 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen, oder vergleichbare durch das Steuersystem, welche das kälteste Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, an das nur der Kühler aber kein Regenerator direkt angrenzt, verkleinert und das heißeste, an zumindest ein Einlaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen vergrößert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erhöht wird
und aufgrund der Bewegung einiger der in Anspruch 201 aufgeführten Komponenten durch das Steuersystem die durch Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina dieses Arbeitsvolumens während der darauffolgenden Zeitperiode kontinuierlich vergrößert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen steigt und durch zumindest ein weit offenes Auslaßventil aus jenem Teilvolumen, das in Anspruch 201 näher bezeichnet ist und das durch einen Regenerator eingegrenzt wird, der zumindest zeitweise am Kühler anliegt, in einen Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, Arbeitsfluid, mit einer geringeren Temperatur als beim Einströmen, ausströmt
und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 201 charakterisierten Ventilen erniedrigt wird aufgrund der Bewegung 99999 00070 552 001000280000000200012000285739988800040 0002019742677 00004 99880der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 201 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen oder damit vergleichbar sind, durch das Steuersystem, welche das kälteste Teilvolumen, an das nur der Kühler aber kein Regenerator direkt angrenzt, vergrößert und das heißeste an zumindest ein Einlaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen verkleinert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erniedrigt wird und der Kreisprozeß geschlossen wird.

209. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 208, bei dem die Druckdifferenz der von zumindest einem Arbeitsvolumen durch zumindest jeweils ein Ein- bzw. Auslaßventil abgegrenzten Räumen so eingestellt und/oder die in den Ansprüchen 201 bis 208 näher bezeichneten Komponenten so durch das Steuersystem angetrieben werden, daß zumindest ein in Anspruch 205 näher bezeichnetes Teilvolumen, welches während den in Anspruch 201 charakterisierten Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in denen das in Anspruch 201 charakterisierte Verhältnis von Teilvolumen zum entsprechenden Arbeitsvolumen entscheidend in der Größe verändert wird, überwiegend in der Größe unverändert bleibt, während der gesamten Periode des Kreisprozesses so in der Größe verändert wird, daß die mittlere Größe dieses Teilvolumens in den Zeitperioden des Druckanstieges entweder größer oder kleiner ist, als in den Zeitperioden des Druckabfalls und so auch diesem Teilvolumen Wärmeenergie in der Bilanz zugeführt bzw. entzogen wird.

210. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 209, bei dem im Betriebszustand der Temperaturunterschied der in Anspruch 209 aufgeführten Teilvolumina durch den dort charakterisierten Ablauf vergrößert wird und dadurch während der in Anspruch 205 charakterisierten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in denen das in Anspruch 201 charakterisierte Größenverhältnis von Teilvolumen zu Arbeitsvolumen nicht entscheidend verändert wird, eine größere Änderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids in zumindest einem Arbeitsvolumen erreicht wird, was bei konstanter Größe dieses Arbeitsvolumens aufgrund der geschlossenen Ventile zu einer größeren Druckänderung führt, die auch durch eine gleichzeitige Änderung der Größe dieses Arbeitsvolumens unterstützt werden kann.

211. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 209 oder 210, bei dem nur dem kältesten der in diesen Ansprüchen aufgeführten Teilvolumina durch das in den Ansprüchen 209 oder 210 charakterisierte Zusammenwirken von Druckdifferenz und Steuersystem Wärmeenergie entnommen wird.

212. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 211, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsvolumen ein Ventil zum Austausch von Arbeitsfluid aufweist, welches temperaturgesteuert im Betriebszustand eine Überhitzung des heißesten Teilvolumens verhindert.

213. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 212, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Ventil, dessen Öffnungs- oder Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflußt, durch das Steuersystem geöffnet wird, und erst dadurch der Druck von an dieses Ventil angrenzenden Räume ausgeglichen wird.

214. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 213, dadurch gekennzeichnet, daß während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in der durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil in bzw. aus zumindest ein(em) Arbeitsvolumen zumindest ein Arbeitsmittel entweder ein- oder ausströmt, auch zumindest ein Arbeitsmittel zusätzlich durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil in zumindest ein wie in Anspruch 201 oder vergleichbar von diesem Arbeitsvolumen abgeteiltes Teilvolumen ein- bzw. ausströmt, aus dem bzw. in das wie in den Ansprüchen 201 oder 202 beschrieben, in einer anderen Zeitperiode Arbeitsfluid durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil bei anderem Druck aus- bzw. einströmt.

215. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 214, dadurch gekennzeichnet, daß während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in der durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil zumindest ein Arbeitsmittel in zumindest ein Arbeitsvolumen entweder ein- oder ausströmt, auch Arbeitsfluid durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil aus bzw. in zumindest einem, wie in Anspruch 201 oder vergleichbar, von diesem Arbeitsvolumen abgeteilten Teilvolumen aus- bzw. einströmt, aus dem bzw. in das, wie in den Ansprüchen 201 oder 202 beschrieben, in einer anderen Zeitperiode durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil Arbeitsfluid bei anderem Druck aus- bzw. einströmt.

216. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-215, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe zumindest eines Arbeitsvolumens im Betriebszustand weitgehend unverändert bleibt, so daß durch Änderung dieses Arbeitsvolumens kein für den thermodynamischen Prozeß entscheidender Austausch von mechanischer Arbeit erfolgt.

217. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 216, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest eine der in Anspruch 201 charakterisierten Struktur mit Wärmeübergangsflächen mit zumindest einem Wärmetauscher zumindest einem Arbeitsvolumen Wärmeenergie zugeführt oder entnommen wird. (z. B. durch Autokühler).

218. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-217, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der in Anspruch 201 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit Wärmeübergangsflächen als Wärmespeicher ausgestaltet sind.

219. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 218, dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmespeicher einen Phasenübergang oder eine chemische Reaktion aufweist.

220. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 219, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem in Anspruch 201 definierten Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens zumindest ein Wärmetauscher angrenzt, durch den diesem Arbeitsvolumen im Betriebszustand entweder Wärmeenergie zugeführt oder entnommen wird.

221. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-220, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsfluid Luft ist.

222. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-221, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine in Anspruch 201 näher bezeichnete Struktur oder Bauteil mit Wärmeübergangsflächen auch als Regenerator wirkt, d. h. als Wärmespeicher der die Wärmekapazität des Materials nutzt und eine große Grenzfläche sowie eine geringe Wärmeleitfähigkeit in Strömungsrichtung aufweist.

223. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-222, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 201 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit Wärmeübergangsflächen so ausgelegt sind, daß im Betriebszustand Abscheidungen wie Schmutz, Schwebstoffe oder Kondensat automatisch entfernt und vom Arbeitsfluid weitertransportiert oder so weitergeleitet werden, daß sie durch spezielle Öffnungen oder Rohrsysteme zumindest einem Arbeitsvolumen entnommen werden können.

224. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-223, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Regenerator als Filter wirkt und somit einem Rahmen verbunden ist, daß er mit geringem Aufwand ausgetauscht werden kann.

225. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 223, dadurch gekennzeichnet, daß das, was bei unterschiedlichen Temperaturen abgeschieden wird, getrennt aus zumindest einem Arbeitsvolumen entnommen werden kann, um z. B. unterschiedliche chemische Zusammensetzungen zu erhalten.

226. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-225, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einem Arbeitsvolumen zumindest ein weiteres Arbeitsmittel periodisch zugeführt wird, diese innerhalb dieses Arbeitsvolumens so bewegt wird, daß ein Austausch mit dem Arbeitsfluid möglich ist und es mit veränderter Phase, Temperatur oder chemischer Zusammensetzung diesem Arbeitsvolumen wieder entnommen wird.

227. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem der Ansprüche 201-226, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 201 oder 202 näher bezeichneten, für den thermodynamischen Prozeß notwendigen Wärmeübergangsflächen als Katalysator ausgebildet sind.

228. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 227, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Größenveränderung zumindest einiger der in diesen Ansprüchen näher bezeichneten Teilvolumina zumindest teilweise durch eine Verschiebung in Hubrichtung der in Anspruch 201 oder 202 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen gegen das das Arbeitsvolumen begrenzende Gehäuse zustande kommt, wobei auf Flächen in Hubrichtung Dichtungen gleiten, so daß die Strukturen mit Wärmeübergangsflächen bei einer Bewegung durchströmt werden müssen.

229. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 228, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zumindest einen Wärmetauscher tragender Rahmen immer einen weitgehend konstanten Abstand in Hubrichtung zu einem Regenerator aufweist, an diesem Wärmetauscher eine andere Struktur oder ein anderes Bauteil mit Regenerator nur während einem Teil einer Periode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses anliegt und in dieser Zeitperiode parallel zu diesem Wärmetauscher auch eine auf dem selben Rahmen aufgebrachte Struktur mit relativ zu diesem Wärmetauscher deutlich größerem Strömungswiderstand vom Arbeitsfluid durchströmt werden kann.

230. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-229, bei dem die in Anspruch 201 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen und zum Teil das daran angreifende Steuersystem zumindest teilweise durch eine relativ homogene Struktur mit großer Wärmeübergangsfläche ausgebildet sind, welche aufgrund ihres inneren Zusammenhalts oder ihre federnden Eigenschaften durch Auseinanderziehen oder Zusammenpressen eine Änderung der Größe des in Anspruch genommenen Volumens ermöglicht und dadurch eine Definition von Teilvolumina, die durch Anspruch 201 oder 202 abgedeckt ist, möglich wird.

231. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 230, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 230 aufgeführte relativ homogene Struktur mit großer Wärmeübergangsfläche durch metallenes Gewebe gebildet wird, welches diagonal zur Drahtrichtung gewellt ist und von dem mehrere Lagen aufeinanderliegenden, wobei diese Wellen kreuzweise (Winkel nicht nur 90°) aufeinander liegen.

232. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 231, dadurch gekennzeichnet, daß an den Übergangsflächen oder den/dem Strömungskanälen/Strömungskanal bei zumindest einem Wärmetauscher Kugeln oder Federn angeordnet sind, so daß eine Ausgleichsbewegung der Regeneratorstruktur beim Federn möglich ist.

233. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 232, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand zumindest ein (in Anspruch 21 angeführter) Verdrängerkolben vom Arbeitsfluid umströmt werden kann und in Hubrichtung eine Lange aufweist, welche mindestens der Amplitude der periodischen Bewegung relativ zum Gehäuse entspricht.

234. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-233, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand zumindest ein in Anspruch 233 angeführter Verdrängerkolben vom Arbeitsfluid durchströmt wird und dabei mit einem Regenerator Wärmeenergie austauscht und in Hubrichtung eine Länge aufweist, welche mindestens der (maximalen) Amplitude der periodischen Bewegung relativ zum Gehäuse entspricht.

235. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 234, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand zumindest ein in Anspruch 233 oder 234 angeführter Verdrängerkolben vom Arbeitsfluid in einem Bereich umströmt wird, in dem vom Arbeitsfluid durch die Wand zumindest eines Druckgehäuses Wärmeenergie entweder aufgenommen oder abgegeben wird.

236. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-235, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand die periodische Größen-Veränderung zumindest eines der in diesen Ansprüchen näher bezeichneten Teilvolumina durch das Verschieben zumindest eines (in Anspruch 201 angeführten) Verdrängerkolbens bewirkt wird und das Arbeitsfluid nur nach der Durchströmung zumindest eines anderen derartigen Teilvolumens von der einen anströmbaren Seite des Verdrängerkolbens auf die andere anströmbare Seite des Verdrängerkolbens gelangen kann.

237. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 236, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkolben zumindest zum Teil zwischen zwei Strukturen oder Bauteilen mit Regeneratoren und/oder Wärmetauscher geschoben Wird und Strömungskanäle (in Form von Schlitzen in Hubrichtung) von einem Regenerator zum anderen aufweist.

238. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 236 bis 237, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem in Anspruch 236 oder 237 charakterisierten Verdrängerkolben ein starres Element in Hubrichtung befestigt ist, das in eine Zahnstange übergeht, die auf zumindest ein Zahnrad einer Welle wirkt.

239. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 236 bis 238, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem Verdrängerkolben zumindest ein flexibles zugfestes Element des Steuersystems (z. B. Gurt) beweglich befestigt ist, das auf einer durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebenen Welle auf- und abgewickelt wird und das wahlweise durch die Gewichtskraft dieses Verdrängerkolbens, oder durch ein am freien Ende eines starren Elements, das in Hubrichtung an diesem Verdrängerkolben befestigt ist, angebrachtes weiteres flexibles zugfestes Element des Steuersystems auf Spannung gehalten wird, welches auf die durch das durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebene Welle aufgewickelt wird, wenn das andere abgewickelt wird.

240. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 238 bis 239, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebene Welle mehrere Verdrängerkolben angetrieben werden.

241. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 238 bis 240, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Welle durch das Druckgefäß aus dem Arbeitsvolumen hinaus geführt (und dort durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebenen) wird.

242. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 236 bis 242, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrangerkolben als Flüssigkeitskolben ausgebildet ist, wobei mit Kontakt zur Flüssigkeit eine andere isolierende Struktur so bewegt wird, daß die von der Flüssigkeit im Betriebszustand bei der periodischen Bewegung benetzten Flächen gegen eine direkte Anströmung durch heißes Arbeitsfluid weitgehend abgedeckt werden.

243. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 236 bis 242, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest ein mit Kolbenflüssigkeit gefülltes, an das Druckgefäß angeschlossenes Rohr, das eine bewegbare Grenzfläche der Flüssigkeit ohne Kontakt zu einem mit Arbeitsfluid ausgefüllten Arbeitsvolumen aufweist, zumindest ein mit Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen in der Größe verändert wird.

244. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 243, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Grenzfläche der Flüssigkeit ohne Kontakt zu einem mit Arbeitsfluid gefüllten Arbeitsvolumen durch einen mit dem Steuersystem und einem Energiespeicher (z. B. Schwungrad) verbundenen Kolben bewegt wird.

245. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 244, dadurch gekennzeichnet daß der in Anspruch 244 angeführte Kolben durch einen Schwimmer ersetzt wird, der in jeder Stellung nur einen relativ zur gesamten Größe kleinen Spalt zur angrenzenden Wand, die ins Druckgehäuse um zumindest ein Arbeitsvolumen übergeht, unausgefüllt läßt, wobei der Schwimmer in Bewegungsrichtung lange genug sein muß, damit er im Betriebszustand nicht weitgehend von der Flüssigkeit eingeschlossen werden kann.

246. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 245, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Flüssigkeitsverdrängerkolben durch zumindest eine Turbine angetrieben wird.

247. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 246, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinen für verschiedene Flüssigkeitsverdrängerkolben auf einer gemeinsamen Welle befestigt sind.

248. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 247, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Behälter, der an zumindest ein Arbeitsvolumen angeschlossen ist, zumindest ein Gasvolumen durch eine Flüssigkeitsoberfläche abgegrenzt wird und diese Flüssigkeit in diesen Behälter durch zumindest ein Rückschlagventil einströmen und durch zumindest eine Düse wieder ausströmen kann.

249. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 248, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein in den Ansprüchen 242 bis 248 charakterisierter Flüssigkeitskolben durch zumindest einen wie in Anspruch 248 erzeugten periodischen Flüssigkeitsstrahl angetrieben wird.

250. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 249, dadurch gekennzeichnet, daß die durch zumindest einen Wärmetauscher in zumindest einem geschlossenem Kreislauf strömende Flüssigkeit durch zumindest einen wie in Anspruch 248 erzeugten periodischen Flüssigkeitsstrahl angetrieben wird.

251. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 233 bis 250, dadurch gekennzeichnet, daß zur in einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 250 charakterisierten zeitlichen Veränderung der in einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 250 charakterisierten Teilvolumina verschiedene Gruppen von Verdrängern unterschiedlich (z. B. mit einer Phasenverschiebung) angetrieben werden.

252. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-251, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Verdrängerkolben als Schwenkkolben ausgebildet sind (und einige davon auf der selben Welle befestigt sind).

253. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 228 bis 252, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 201 charakterisierten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendigen Wärmeübergangsflächen so mit in Hubrichtung verlaufenden Elementen des Steuersystems bzgl. Zug und Druck verbunden sind, daß die anderen Enden dieser Elemente im Betriebszustand in einem Raum bewegt werden, der nicht heiß wird, wobei es notwendig sein kann, diese Elemente durch einige dieser Strukturen hindurchzuführen.

254. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 253, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 253 charakterisierte Hubrichtung vertikal verläuft.

255. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder beiden der Ansprüche 253 bis 254, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen senkrecht zur Hubrichtung angeordnet sind.

256. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 255, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß- und Auslaßventile sowie die Wärmetauscher so angeordnet sind, daß die Teilvolumina des entsprechenden Arbeitsvolumens räumlich oberhalb dem Wärmetauscher angeordnet sind, deren Temperatur über der Siedetemperatur der im Wärmetauscher verwendeten Wärmetauscherflüssigkeit liegt.

257. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 256, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 253 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems durch Dichtungen aus zumindest einem Arbeitsvolumen hinausgeführt werden.

258. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 257, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 257 näher bezeichneten Dichtungen für die Elemente des Steuersystems an einem vom entsprechenden Arbeitsvolumenschwerpunkt weitestmöglich entfernt liegenden Rohrende angebracht sind, durch das die Elemente des Steuersystems durchgeführt sind, so daß die Dichtung nur auf Flächen gleitet, welche innerhalb des Druckgefäßes immer direkt an die Rohrmantelfläche angrenzen.

259. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-258, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der in den Ansprüchen 253 bis 258 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems mit den dort noch freien Enden direkt z. B. über Bolzen auf denen evtl. kugelgelagerte Rollen sitzen an verschiedenen Stellen zumindest eines Hebels kraftübertragend angreifen und so eine in Anspruch 203 charakterisierte Bewegung erreicht werden kann.

260. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-259, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der in den Ansprüchen 253 bis 258 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems mit den dort noch freien Enden direkt über zumindest ein daran beweglich befestigtes Zwischenteil an verschiedene Stellen zumindest eines Hebels beweglich befestigt wird und so eine in Anspruch 203 oder 253 charakterisierte Bewegung erreicht werden kann.

261. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 261, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem freien Ende der in den Ansprüchen 253 bis 261 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems mehrere formstabile Bauteile beweglich so mit mehreren der auch in Anspruch 259 bezeichneten Hebeln verbunden sind, daß der Kraftfluß eine Spiegelsymmetrie bzgl. einer Ebene aufweist, in der auch die Hubrichtung liegt.

262. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 261, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei in Anspruch 261 näher bezeichnete Element des Steuersystems separat wie in Anspruch 261 durch formstabile Bauteile beweglich mit Hebeln verbunden sind und diese Hebel bei jeder Gruppe dieser Elemente auf zwei Wellen befestigt sind, welche parallel zur Symmetrieebene der entsprechenden Gruppe verlaufen.

263. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-262, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein in den Ansprüchen 253 bis 262 näher bezeichnetes Element des Steuersystems mit dem dort noch freien Ende über eine Zahnstange auf ein Zahnrad wirkt.

264. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-262, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein in den Ansprüchen 253 bis 263 näher bezeichnetes Element des Steuersystems mit dem dort noch freien Ende über zumindest ein formveränderbares, zugfestes Element des Steuersystems wie z. B. Ketten, Riemen o. ä., das auf zumindest eine Rolle aufgewickelt wird, mit zumindest einer Welle gekoppelt ist.

265. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-264, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ansprüchen 253 bis 264 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems, die an unterschiedlichen der in den Ansprüchen 201 oder 228 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen verschiebbar befestigt sind, in Gruppen konzentrisch angeordnet sind.

266. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 265, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 265 aufgeführte Befestigung der Elemente des Steuersystems als Bajonettverschluß ausgebildet ist und das in ein Element des Steuersystems eingreifende Bauteil das weiter innen angeordnete Element des Steuersystems führt.

267. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-266, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil, mit dem zumindest eines der in Anspruch 253 charakterisierten Elemente des Steuersystems mit einem Bauteil verbunden ist, in einer zur Hubrichtung senkrechten Ebene bzgl. der Struktur oder des Bauteils mit für den thermodynamischen Prozeß notwendigen Wärmeübergangsflächen beweglich ist.

268. Entropietransformator nach Anspruch 267, dadurch gekennzeichnet, daß das in Anspruch 267 aufgeführte Bauteil nur in Richtung auf den Flächenschwerpunkt der ebenfalls aufgeführten Struktur bewegt werden kann.

269. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 228 bis 268, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der Regeneratoren in festem Abstand durch Elemente in Hubrichtung miteinander verbunden sind.

270. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 269, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Arbeitsvolumen zumindest zwei Gruppen von wie in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina abgegrenzt werden und die Größe der Teilvolumina einer Gruppe vergrößert werden, wenn die Teilvolumina einer anderen Gruppe verkleinert werden.

271. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 228 bis 270, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht an einem Regenerator befestigten Enden der in den Ansprüchen 253 bis 270 aufgeführten Elemente innerhalb zumindest eines Druckgehauses in zumindest einem mit Flüssigkeit gefüllten Raum bewegt werden.

272. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 271, dadurch gekennzeichnet, daß am Rand zumindest eines auch in vertikaler Richtung bewegten Regenerators oder Wärmetauscher zumindest ein Element dichtend befestigt ist, das immer in zumindest einen in Anspruch 271 charakterisierten, mit Flüssigkeit gefüllten Raum eintaucht, so daß der Regenerator oder Wärmetauscher im Betriebszustand von Arbeitsfluid durchströmt werden muß.

273. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 272, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 272 charakterisierten Elemente auch Funktionen übernehmen, die in einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 271 von den dort charakterisierten Elementen des Steuersystems erfüllt werden.

274. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 273, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem der in einem oder mehreren der Ansprüche 271 bis 273 charakterisierten Elemente unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche Schwimmer angebracht sind, durch die die Gewichtskraft der damit verbundenen Anordnung kompensiert wird.

275. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 271 bis 274, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeitsfluid durch ein mit dem Druckgefäß dichtend fest verbundenes Rohr, das in Hubrichtung so angeordnet ist, daß es über den Flüssigkeitsspiegel hinausragt, und ein darin weitgehend konzentrisch angeordnetes, dagegen gedichtetes Gasführungsrohr, das mit einer Struktur mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen dichtend verbunden ist, aus dem entsprechenden Teilvolumen des Arbeitsvolumens zum Auslaßventil am Druckgehäuse gelangt.

276. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 275, dadurch gekennzeichnet, daß über das mit dem Druckgefäß dichtend fest verbundene Rohr, das in Hubrichtung angeordnet ist, und das darin weitgehend konzentrisch angeordnete Gasführungsrohr ein weiteres weitgehend konzentrisch angeordnetes mit dem Gasführungsrohr abgedichtet verbundenes Rohr angeordnet ist, das immer so weit in die Flüssigkeit eintaucht, daß die Abdichtung gewährleistet ist.

277. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 271 bis 276, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Struktur mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen periodisch in die Flüssigkeit eintaucht und dabei Wärmeenergie austauscht.

278. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 271 bis 277, dadurch gekennzeichnet, daß eine Struktur periodisch in die Flüssigkeit eintaucht und dabei Flüssigkeit aufnimmt, die anschließend aus dieser Struktur abtropft und im Arbeitsraum verrieselt wird.

279. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 271 bis 278, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in zumindest einem Arbeitsvolumen durch einen Wärmetauscher im geschlossenen Kreislauf Wärmeenergie entweder aufnimmt oder abgibt.

280. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 271 bis 279, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Arbeitsvolumen durch einen Wärmetauscher, der im Druckgefäß unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche angebracht ist, die Flüssigkeit Wärmeenergie entweder aufnimmt oder abgibt.

281. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 280, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest ein Element des Steuersystems, das durch einen oder mehrere der Ansprüche 253 bis 280 charakterisiert wird, in eine Zahnstange übergeht, die auf zumindest ein Zahnrad einer Welle wirkt.

282. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 281, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Element des Steuersystems, das durch einen oder mehrere der Ansprüche 253 bis 280 charakterisiert wird, durch zumindest ein zugfestes flexibles Element des Steuersystems bewegt wird, das auf einer durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebenen Welle auf- und abgewickelt wird und das wahlweise durch die Gewichtskraft der dadurch bewegten Strukturen oder durch zumindest ein weiteres am verlängerten freien Ende zumindest eines Elements des Steuersystems, das durch einen oder mehrere der Ansprüche 253 bis 280 charakterisiert wird, befestigtes zugfestes flexibles Element des Steuersystems auf Spannung gehalten wird, das auf die durch das Steuersystem angetriebene Welle aufgewickelt wird, wenn das andere abgewickelt wird.

283. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 282, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest eine durch ein Teilsystem des Steuersystems angetriebene Welle mehrere Elemente des Steuersystems angetrieben werden, die durch einen oder mehrere der Ansprüche 253 bis 282 charakterisiert werden.

284. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 283, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Welle durch das entsprechenden Druckgefäß aus dem entsprechenden Arbeitsvolumen hinaus geführt (und dort durch ein anderes Teilsystem des Steuersystems angetriebenen) wird.

285. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 284, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein der in Anspruch 265 charakterisierten konzentrisch angeordneten Elemente des Steuersystems aus jeweils zwei miteinander am freien Ende verbundenen länglichen Elementen in Hubrichtung, wie z. B. Stangen, besteht.

286. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-285, dadurch gekennzeichnet, daß Federn zwischen den durch Anspruch 201 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen wirken.

287. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 286, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn zwischen den in Anspruch 253 bis 285 näher gekennzeichneten Elemente des Steuersystems wirken.

288. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-287, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 201 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen jeweils mit parallelen Drehachsen an mindestens 2 Bauteilen beweglich verbunden sind, die jeweils auf einer von zueinander parallel verlaufenden Drehachsen bewegt werden können und die Drehachsen auf einer Ebene senkrecht stehen und Verbindungsstrecken der Schnittpunkte ein Parallelogramm bilden können.

289. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 288, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 201 oder 288 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen eine Begrenzung ihrer Ausdehnung in der engeren Umgebung zweier Drehachsen aufweisen und der Übergang zu den mindestens zwei weiteren in Anspruch 288 angeführten Bauteilen so ausgebildet ist, daß eine weitgehende Abdichtung bei möglichst großem Wärmeaustausch der Leckströmung gegeben ist.

290. Teilsystem des Steuersystems für eine Vorrichtung zur Transformation von Entropie, welches eine Bewegung der in Anspruch 1 aufgeführten Strukturen oder Bauteile wie z. B. Verdrängerkolben oder der Strukturen oder Bauteile mit notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen durch einen Antrieb erreicht, bei dem über zwei einseitig gelagerte Kettenräder, von denen mindestens eines angetrieben oder mit einem Energiespeicher wie z. B. einem Schwungrad verbunden ist, eine Kette gespannt ist, an der zwei Hebel so beweglich befestigt sind, daß sie so miteinander auf einer weiteren Drehachse in einer Entfernung von der anderen Drehachse, die etwa dem Teilkreisradius entspricht, verbunden sind, daß diese Drehachse während der kontinuierlichen Bewegung der Kettenräder einen entscheidenden Anteil der Periodendauer in der näheren Umgebung je einer der Kettenradachsen verweilt, zu denen sie angenähert parallel verläuft und von ihr die Kraft zur Antriebsbewegung z. B. durch einen Hebel abgenommen wird.

291. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 292, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Kette für Kettenräder mit mindestens einer Kettenradscheibe mehr als das verwendete Kettenrad ausgelegt ist und die Hebel innerhalb der Kette auf Kettenbolzen gelagert sind.

292. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-291, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die in den Ansprüchen 205 oder 228 charakterisierten Bewegungen, mit denen eine Größenveränderung der in Anspruch 201 oder anderen Ansprüchen definierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens erreicht wird, durch einen Kettenantrieb, wie er in den Ansprüchen 290 oder 291 näher bezeichnet wird, zusammen mit einem weiteren Kettenantrieb realisiert wird, bei dem die Kette, wie bei Anspruch 290 näher bezeichnet, bei gleicher Umlaufdauer gelagert und angetrieben wird, die Kraft für die Antriebsbewegung direkt an wahlweise zumindest einem Bolzen oder zumindest einem Kettenglied der Kette abgegriffen wird.

293. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 292, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem in Anspruch 292 neu angeführten Kettenantrieb zumindest eine Scheibe mit zwei Löchern durch die zwei Kettenbolzen, die ein Kettenschloß bilden können, durchgreifen, so an der Kette befestigt sind, daß sie direkt wahlweise als Lauffläche für das runde Loch in einem Hebel oder zumindest einem anderen, die Antriebsbewegung abgreifenden Bauteil oder Vorrichtung wirkt oder als Innenbefestigung für ein separates Lager dient.

294. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-293, dadurch gekennzeichnet, daß auf zumindest einer in den Ansprüchen 290-293 oder 297 näher bezeichneten Kette, Baukörper zur Verbreiterung oder Erhöhung so angebracht sind, daß durch einen darauf (über eine Rolle) wirkenden Hebel die (Kraft zur) Bewegung der Ventile abgenommen werden kann.

295. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-294, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen, mit denen eine Größenveränderung der in Anspruch 201 oder anderen Ansprüchen definierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens, durch die Einbindung zumindest einer Kugelumlaufspindel mit oszillierender Bewegung erreicht wird.

296. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-295, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen, mit denen eine Größenveränderung der in Anspruch 201 oder anderen Ansprüchen definierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens, durch die Einbindung zumindest eines gegen eine Kurvenscheibe gepreßten Rades erreicht wird.

297. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 296, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der in den Ansprüchen 290 bis 296 gekennzeichneten Teilsysteme des Steuersystems zumindest auf die in den Ansprüchen 238 bis 241 oder 284 charakterisierten Wellen wirken.

298. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-297, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand in zumindest einem in Anspruch 205 und nicht durch Anspruch 201 näher bezeichneten Teilvolumen eine weitere Aufteilung in Unterteilvolumina durch zumindest eine weitere zu durchströmende Struktur 108, 109 vorhanden ist, welche weniger zur Wärmeübertragung sondern überwiegend zur Strömungsführung oder Wirbelbehinderung ausgelegt ist und so bewegt wird, daß das angrenzende, in Richtung des Bauteils mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen angeordnete Unterteilvolumen überwiegend dann verkleinert wird, wenn diese Struktur 108, 109 möglichst nah an der Wand des Druckgefäßes angeordnet ist und das in Richtung der Wand des Druckgefäßes angrenzende Unterteilvolumen überwiegend nur dann vergrößert wird, wenn das an der anderen Seite angrenzende Unterteilvolumen bereits maximal ist.

299. Vorrichtung zur Transformation von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine zu durchströmende Struktur (z. B. 108, 109) mit einem (gefederten) Element ein periodisch bewegtes Bauteil, das in Längsrichtung eine Formänderung wie z. B. eine zu- bzw. abnehmende Querschnittsfläche aufweist, zumindest teilweise umgreift und während bestimmten Zeitperioden des periodischen Kreisprozesses davon zur periodischen Bewegung mitgenommen wird.

300. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 299, dadurch gekennzeichnet, daß das in diesem Anspruch neu aufgeführte bewegte Bauteil am in Anspruch 298 charakterisierten Bauteil mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen befestigt ist.

301. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-300, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase für den Antrieb der Kompressionseinrichtung für zumindest ein Arbeitsvolumen durch das Steuersystem so eingestellt ist, daß in den Zeitperioden des periodischen thermodynamischen Kreisprozesses das Arbeitsfluid komprimiert wird, in denen der mittlere Druck etwas kleiner ist, als in den Zeitperioden, in denen expandiert wird und dadurch dem Steuersystem während einer Periode mechanische Energie zugeführt wird, um so die mechanischen Verluste oder Strömungsverluste auszugleichen oder mechanische Arbeit z. B. an einer Arbeitsmaschine zu verrichten.

302. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-301, bei dem der Antrieb des Steuersystems durch die Kopplung mit einem Schwungrad und zumindest einem Antriebskolben wie z. B. Membrane-Kolben, Faltenbalg erfolgt.

303. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 302, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum des Antriebskolbens zu einem Arbeitsvolumen gehört und bei der vorgesehenen Bewegung durch das Steuersystem überwiegend in den Zeitperioden mit größerem Druck ausgedehnt und in denen mit kleinerem Druck verkleinert wird.

304. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 302, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum des Antriebskolbens während den Zeitperioden, in denen er vergrößert wird, mit zumindest einem Raum größeren Drucks über zumindest ein Ventil, auf welches das Steuersystem einwirkt, verbunden wird und in den Zeitperioden, in denen eine Verkleinerung stattfindet, analog mit einem Raum niedereren Drucks verbunden wird.

305. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 304, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Druckgefäß 47 selbst weitgehend auf Umgebungstemperatur bleibt und gegen den heißen Innenraum raumfüllend (durch Isolationsmaterial mit geschlossenen Poren wie z. B. Glasschaum) isoliert ist, so daß sich dieser Zwischenraum bzgl. der Druckänderung neutral verhält.

306. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehrerer der Ansprüche 201 bis 305, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand 39 in Hubrichtung zumindest eines Druckgehäuses aus zwei Schichten von versetzt angeordneten Blechstreifen gebildet wird, wobei Fugen in Hubrichtung verlaufen.

307. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 306, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einen Raum, welcher direkt an zumindest ein Ventil, an das zumindest ein Arbeitsvolumen wie in Anspruch 201 dargestellt angrenzt, auch zumindest ein Druckausgleichsbehälter angeschlossen ist.

308. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 307, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas-Flüssigkeitsgemisch, das aus dem Arbeitsvolumen austritt, dadurch getrennt wird, daß es in einen zylinderförmigen Druckbehälter mit einigermaßen vertikaler Achse tangential (in mittlerer Höhe) einströmt, das Gas oben im Bereich der Achse wieder ausströmt und die Flüssigkeit durch zumindest ein mit einem Schwimmer gesteuertes Ventil im untersten Bereich und eine Rohrleitung wahlweise wieder in das Druckgefäß um zumindest ein Arbeitsvolumen zurückbefördert wird oder in einen Behälter außerhalb jedes Arbeitsvolumens befördert wird, der durch einen Überlauf immer in etwa das angestrebte Flüssigkeitsniveau jedes Arbeitsvolumens hat, mit dem er durch zumindest eine Rohrleitung mit zumindest einem leichtgängigen Rückschlagventil unterhalb des Flüssigkeitsniveaus verbunden ist, wobei der Behälter über der Flüssigkeitsfläche etwa denselben Druck wie den minimalen Druck im entsprechenden Arbeitsvolumen hat.

309. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-250, bei dem die Druckdifferenz der entscheidende zu mindestens einem mit Ventilen zu zumindest einem Arbeitsvolumen abgegrenzten Räumen auch an zumindest einem Ventilator oder zumindest einer Turbine mit zumindest einem verstellbaren Element anliegt, so daß diese(r) auf veränderte Mengenflüsse zumindest eines Arbeitsmittels (gesteuert durch das Steuersystem dieses Arbeitsvolumens) reagieren kann.

310. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 309, bei dem die radiale Turbine durch das Arbeitsfluid angetrieben wird und der Einlaßkanal in der Umgebung der Turbinenschaufeln in der Größe (durch den (Strömungs-)Druckunterschied oder das Steuersystem) (z. B. durch eine Metall- Zunge) durch Änderung der Exzentrizität des Gehäuses am größten Umfang so verändert werden kann, daß bei möglichst konstantem Druck der Volumenstrom pro Zeiteinheit in einem möglichst weiten Umfang variiert werden kann.

311. Vorrichtung zur Transformation von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß periodisch Gas in einen Behälter gesteuert ein und dann wieder ausströmt, der in der Zwischenzeit in einem Behälter mit Flüssigkeit relativ zur Flüssigkeitsoberfläche zumindest vertikal bewegt wurde.

312. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 311, dadurch gekennzeichnet, daß auf zumindest einer Weile zumindest ein Behälter angeordnet ist, dessen Öffnung in eine tangentiale Richtung senkrecht zur Wellenachse weist, und der Gas je nach Einsatzart und Drehrichtung aufnimmt oder abgibt, wenn der Behälter so weit unter der Flüssigkeitsoberfläche ist, daß das Gas ohne große Druckdifferenz in bzw. aus diesem Behälter strömt, von dem es wieder abgegeben bzw. aufgenommen wird, wenn der Behälter nach dem zumindest teilweisen Auftauchen über die Flüssigkeitsoberfläche wieder mit Flüssigkeit geflutet bzw. von Flüssigkeit entleert wird.

313. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 312, dadurch gekennzeichnet, daß Gas in ein Rohr unter der Flüssigkeitsoberfläche wahlweise durch Düsen oder poröses Material so eingeblasen wird, daß die Größen der Gasblasen in einem möglichst kleinen Intervall bleiben und dieses Gas-Flüssigkeitsgemisch aufgrund der geringeren durchschnittlichen Dichte in einen Behälter mit höherem Flüssigkeitsspiegel strömt.

314. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-313, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsmittel außerhalb des/der Arbeitsvolumina mit zumindest einem Wärmeenergiespeicher Wärmeenergie austauscht.

315. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 314, bei dem zumindest ein Wärmeenergiespeicher aus einer Anordnung von zumindest einer zumindest von einem Arbeitsmittel zu durchströmenden Schüttung eines kapazitiven Wärmeenergiespeichers(z. B. (Alt-) Glas (weiß), Kies (Durchmesser in engem Toleranzbereich: ± 20%, Metall (-Schrott), . . .) und/oder Isolationsmaterial besteht.

316. Vorrichtung zur Transformation von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß bei zumindest einem Wärmeenergiespeicher die Anordnung des durchströmten Speichermaterials mit dem dieses einhüllende Isolationsmaterial, (das bei der Wärmeausdehnung des Speichermaterials federnd zurückweichen kann), so ausgestaltet ist, daß die maximale Abmessung einer beliebigen, grob betrachtet senkrecht zu durchströmenden Fläche bedeutend kleiner sind, als die kürzeste Distanz für die Durchströmung der gesamten Anordnung und diese schlauchförmige Struktur wie ein aufgerolltes Wollknäuel aneinanderliegend so angeordnet ist, daß durch Isolationsmaterial jeweils Speichermaterial voneinander getrennt ist, zwischen denen zumindest ein Arbeitsmittel bei der Durchströmung eine möglichst geringen Weg zurücklegen muß.

317. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 314 bis 316, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Wärmespeicher mehrere durch Ventile verschließbare Zugänge an mehreren Positionen aufweist, wobei zumindest ein Arbeitsmittel von einem dieser Zugänge zu einem anderen erst nach der Durchströmung eines Anteils des gesamten Speichermaterials gelangen kann.

318. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-317, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsmittel durch Sonnenenergie erhitzt, wahlweise zumindest teilweise in der Phase verändert oder chemisch verändert wird.

319. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 318, bei dem die Solarstrahlung z. B. durch Spiegel oder Linsen auf zumindest einen Wärmetauscher optisch konzentriert wird, der von zumindest einem Arbeitsmittel durchströmt wird.

320. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 319, bei dem die Konzentration der Solarstrahlung durch zumindest eine nach der relativen Position der Sonne ausgerichtete Einrichtung wie z. B. ein Parabolrinnenspiegel auf zumindest eine im Bereich der Brennlinie angeordnete Absorberstruktur erfolgt.

321. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder beiden der Ansprüche 319 oder 320, dadurch gekennzeichnet, daß vor allem zumindest eine Absorberstruktur mit verändertem Sonnenstand nachgeführt wird.

322. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 318 bis 322, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein optischer Absorber und Wärmetauscher durch eine Struktur oder Material gegen die Umgebung so wärmeisoliert wird, daß durch diese wahlweise von Arbeitsmittel parallel zur Strahlrichtung durchströmte oder nicht durchströmte Struktur die Solarstrahlung mit möglichst geringer Absorption oder Reflexion den Wärmetauscher erreicht.

323. Vorrichtung zur Transformation von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß fast anstoßend an eine zu einer Ebene, welche zumindest einen Teil der reflektierten Strahlung zumindest einer Einrichtung zur optischen Konzentration der Strahlungsenergie auf eine Brennlinie (wie z. B. ein Parabolrinnenspiegel) in zwei gleich starke Strahlenbündel teilt, senkrechten Ebene durch die Brennlinie dieser Einrichtung Elementen angeordnet sind, deren Oberflächen weitgehend parallel zu einer Linie durch diese Brennlinie verlaufen, das eingestrahlte Sonnenlicht letztlich gerichtet reflektieren und die Wärmestrahlung eines Schwarzkörpers mit einer Temperatur von 700°K zumindest, wenn sie von dieser Brennlinie her sichtbar sind, möglichst weitgehend absorbieren (z. B. Glasröhren oder Glasfasern vgl. Lichtleiter), wodurch die auf zumindest eine Brennlinie konzentrierte direkte Sonnenstrahlung zumindest teilweise in einen Bereich geleitet wird, (vgl. Lichtleiter oder transluzente thermische Isolation) in dem sie absorbiert wird.

324. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 320 bis 323, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Einrichtung zur optischen Konzentration der Strahlungsenergie auf eine Brennlinie (wie z. B. ein Parabolrinnenspiegel) in einzelne Segmente parallel zur Brennlinie aufgeteilt ist, die einzeln in geringerem Umfang als in Anspruch 320 nötig, parallel nachgestellt werden, um bei der Nachführung des Absorbers eine Verbesserung der optischen Konzentration zu erreichen.

325. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 322 bis 324, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 323 aufgeführten Elemente zumindest teilweise durch einen Arbeitsmittelstrom, der von der entsprechenden Brennlinie bzw. Brennpunkt weg strömt, gekühlt werden

326. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 oder 325, dadurch gekennzeichnet, daß kein Bauteil so angeordnet ist, daß eine Transmission der dann absorbierten Strahlung durch dessen Material erfolgen muß.

327. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 326, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 323 aufgeführten Elemente soweit von der Ebene mit höchster Symmetrie, in der zumindest eine Brennlinie liegt, entfernt angeordnet sind, daß nur ein geringer Anteil der in Richtung auf diese Brennlinie reflektierten Strahlungsleistung bei idealer Ausrichtung der entsprechenden Einrichtung zur optischen Konzentration der Strahlungsenergie im Bereich der Stirnfläche dieser Elemente ankommt.

328. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 327, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen angeführten Elemente von der entsprechenden Brennlinie her durchströmt werden.

329. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 328, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ansprüchen 323 bis 328 angeführten Elemente so angeordnet sind, daß die solare Strahlung ohne Transmission zu Oberflächen gelangen kann, an der sie absorbiert wird, und die Oberfläche von der Strömung des Arbeitsfluids gekühlt wird.

330. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 329, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel zumindest eine Struktur mit einer die solare Strahlung absorbierenden Oberflächen durchströmen kann.

331. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 330, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 330 aufgeführten Elemente an beiden Enden dichtend gefaßt und so in ein zumindest in dem angrenzenden Bereich geschlossenes Leitungssystem integriert sind.

332. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 331, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der in Anspruch 331 aufgeführten Elemente im von der entsprechenden Brennlinie entfernten Bereich bei zumindest einigen der Oberflächen der Absorptionskoeffizient für Sonnenstrahlung größer als bei Glaswänden ist.(z. B. durch Schwärzung, ein eingeschobenes Rohr oder einen Metallstreifen).

333. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder beiden der Ansprüche 331 oder 332, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen aufgeführten Elemente in durchströmte Elemente übergehen, die aus einem anderen Material bestehen und deren Oberflächen weitgehend die selbe Orientierung aufweisen.

334. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 333, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption der solaren Strahlung an Oberflächen erfolgt, die auch gerichtet reflektieren, wahlweise die Strahlung eines schwarzen Körpers mit der Temperatur 700°K absorbieren oder nicht und so angeordnet sind, daß die absorbierte solare Strahlungs-Energie pro Fläche möglichst konstant ist, so daß der Wärmeübergang von dieser Oberfläche an das Arbeitsmittel (trotz dessen geringer Wärmeleitfähigkeit oder Wärmekapazität) bei minimalen Exergieverlusten erfolgt.

335. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 319 bis 334, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anordnung in Strahlrichtung hinter zumindest einem Teil zumindest einer Brennlinie bzw. zumindest einem Brennpunkt mit thermischer Isolation ummantelt ist.

336. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 335, dadurch gekennzeichnet, daß in Einstrahlrichtung vor der Brennlinie zumindest ein flaches, ebenes und dünnes Bauteil (mit geringer Wärmeleitfähigkeit in Einstrahlrichtung) (z. B. Schlitzblech, evtl. glasiert) angebracht ist, in dessen Ebene auch die entsprechende Brennlinie liegt oder zumindest in diesem Bereich verläuft.

337. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 319 bis 354, dadurch gekennzeichnet, daß aus zumindest einem Strömungskanal im Bereich der Brennlinie bzw. des Brennpunktes Luft so freigesetzt wird, daß sie entgegen der Strahlungsrichtung strömt.

338. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 319, bei dem die Konzentration der Solarstrahlung durch zumindest einen bzgl. einer Symmetrieachse drehsymmetrischen, nach der relativen Position der Sonne ausgerichteten Parabolspiegel auf zumindest einen im Bereich des Brennpunktes angeordneten Wärmetauscher erfolgt.

339. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 319 bis 338, dadurch gekennzeichnet, daß vor allem zumindest ein Absorber mit verändertem Sonnenstand nachgeführt wird.

340. Anlage zur Transformation von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise weitgehend parallel oder weitgehend rotationssymmetrisch zu einer Hauptstrahllinie, die in jeder Ebene liegen muß, welche die Strahlung, die von zumindest einer Einrichtung zur optischen Konzentration der solaren Strahlungsenergie auf einen Brennpunkt konzentriert wird, in zwei gleich starke Strahlenbündel teilt, und fast anstoßend an eine dazu senkrechte Ebene durch diesen Brennpunkt, Elemente angeordnet sind, deren Oberflächen weitgehend parallel zu einer Linie durch den Brennpunkt verlaufen, das eingestrahlte Sonnenlicht letztlich gerichtet reflektieren und die Wärmestrahlung eines Schwarzkörpers mit einer Temperatur von 700°K zumindest, wenn sie von der Brenninie her sichtbar sind, möglichst weitgehend absorbieren (z. B. Glasröhren oder Glasfasern vgl. Lichtleiter), wodurch die auf einen Brennpunkt konzentrierte Sonnenstrahlung in einen Bereich geleitet wird, (vgl. Lichtleiter oder transluzente thermische Isolation) in dem sie absorbiert wird.

341. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 319 bis 340, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Einrichtung zur optischen Konzentration der solaren Strahlungsenergie auf einen Brennpunkt in einzelne Segmente aufgeteilt ist, die einzeln in geringerem Umfang als in den Ansprüchen 339 oder 320 nötig, nachgestellt werden, um bei der Nachführung des dazugehörigen Absorbers eine Verbesserung der optischen Konzentration zu erreichen

342. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 340, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 340 aufgeführten Elemente zumindest teilweise durch einen Arbeitsmittelstrom, der vom entsprechenden Brennpunkt weg strömt, gekühlt werden.

343. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 342, dadurch gekennzeichnet, daß kein Bauteil so angeordnet ist, daß eine Transmission der Strahlung durch Oberflächen erfolgen muß, deren tangential weitergeführten Ebenen von der entsprechenden Hauptstrahllinie in einem Winkel geschnitten werden, der deutlich von 0° abweicht.

344. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 343, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen aufgeführten Elemente soweit von der jeweils entsprechenden Hauptstrahllinie durch den Brennpunkt entfernt angeordnet sind, daß nur ein geringer Anteil der in Richtung auf den Brennpunkt reflektierten Strahlungsleistung bei idealer Ausrichtung des Parabolspiegels im Bereich der Stirnfläche dieser Elemente ankommt.

345. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 344, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen angeführten Elemente vom entsprechenden Brennpunkt her durchströmt werden.

346. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 345, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ansprüchen 340 bis 345 angeführten Elemente so angeordnet sind, daß die solare Strahlung ohne Transmission zu Oberflächen gelangen kann, an der sie absorbiert wird und die von der Strömung des Arbeitsfluids gekühlt wird.

347. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 346, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel zumindest eine Struktur mit der die solare Strahlung absorbierenden Oberflächen durchströmen kann.

348. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 347, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 345 aufgeführten Elemente an beiden Enden dichtend gefaßt und so in ein zumindest in dem angrenzenden Bereich geschlossenes Leitungssystem integriert sind.

349. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 348, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der in Anspruch 348 aufgeführten Elemente im vom Brennpunkt entfernten Bereich bei zumindest einigen der Oberflächen, mit weitgehend parallelen Schnittlinien der tangentialen Ebenen, der Absorptionskoeffizient für Sonnenstrahlung größer als bei den Glaswänden ist.(z. B. durch Schwärzung, ein eingeschobenes Rohr aus Metall oder Keramik , Keramikstab oder einen Metallstreifen).

350. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 348, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 348 aufgeführten Elemente in durchströmte Elemente übergehen, die aus einem anderen Material bestehen und deren Oberflächen weitgehend die selbe Orientierung aufweisen.

351. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 350, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption der solaren Strahlung an Oberflächen erfolgt, die auch gerichtet reflektieren, wahlweise zumindest teilweise die Strahlung eines schwarzen Körpers mit der Temperatur 700°K absorbieren oder nicht absorbieren und so angeordnet sind, daß die absorbierte Energie pro Fläche möglichst konstant ist, so daß der Wärmeübergang von dieser Oberfläche an das Arbeitsmittel (trotz dessen geringer Wärmeleitfähigkeit oder Wärmekapazität) bei minimalen Exergieverlusten erfolgt.

352. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 319 bis 351, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anordnung in Strahlrichtung hinter zumindest einer Brennlinie oder zumindest einem Brennpunkt mit thermischer Isolation ummantelt ist.

353. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 352, dadurch gekennzeichnet, daß in Einstrahlrichtung vor zumindest einem Brennpunkt zumindest ein flaches, ebenes, dünnes und gerichtet reflektierendes und/oder transmittierendes Bauteil mit geringer Wärmeleitfähigkeit (z. B. Schlitzblech, evtl. glasiert) in Form eines Kegelmantels angebracht ist, dessen Symmetrieachse die Hauptstrahllinie ist und dessen verlängerte Kegelspitze auf den Brennpunkt weist.

354. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 353, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zumindest eines optischen Absorbers zumindest ein Ventil angeordnet ist, das abhängig von der Temperatur zum Schutz vor Überhitzung im Notfall geöffnet wird, so daß Luft aufgrund der Kaminwirkung, welche durch ein verlängerndes Rohr (in Hauptstrahlrichtung) verstärkt werden kann, durch die Absorberstruktur strömt.

355. Vorrichtung zur Transformation von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß in Strahlrichtung hinter zumindest einer transparenten Abdeckung im Idealfall weitgehend gerichtet transmittlerende und/oder reflektierende Elemente, welche im Idealfall die Infrarotstrahlung eines Schwarz-Körpers mit der Temperatur von 700°K weitgehend absorbieren, so weitgehend parallel angeordnet und ausgerichtet werden, daß die Oberflächen weitgehend parallel zur Einstrahlungsrichtung liegen und ein möglichst großer Anteil der Sonnenstrahlung in möglichst großer Entfernung der transparenten Abdeckung absorbiert wird, und von der transparenten Abdeckung her von zumindest einem Arbeitsmittel in Strahlrichtung durchströmt werden, wobei die nicht angestrahlten Seiten dieser Anordnung thermisch isoliert sind.

356. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 355, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 355 aufgeführten weitgehend ebenen Elemente mit größerer Fläche einzeln auf jeweils einer Achse gelagert sind und der Sonne durch die Drehung um diese Achse nachgeführt werden.

357. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 355, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 355 aufgeführten Elemente zusammen mit der gesamten in Anspruch 355 charakterisierten Anordnung der Sonne nachgeführt werden.

358. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 355, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 355 charakterisierten weitgehend ebenen Elemente zusammen mit der gesamten in Anspruch 355 charakterisierten Anordnung auf einer gemeinsamen Achse gelagert sind und der Sonne nachgeführt werden.

359. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 355, dadurch gekennzeichnet, daß in Strahlrichtung vor den in Anspruch 355 aufgeführten Elemente zumindest eine weitere transluzente Anordnung von Elementen entgegen der Strahlrichtung durchströmt wird.

360. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 355 bis 359, dadurch gekennzeichnet,daß der Raum zwischen zumindest einer transparenten Abdeckung und den in diesen Ansprüchen charakterisierten Elementen ebenso in Strömungskanäle aufgeteilt ist, wie der Raum auf der anderen Seite dieser Elemente zwischen diesen Elementen und der entsprechenden Isolation.

361. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 355 bis 360, dadurch gekennzeichnet, daß auch zumindest ein Raum zwischen den in Anspruch 359 charakterisierten Elementen, die in unterschiedlicher Richtung von zumindest einem Arbeitsfluid durchströmt werden, ebenso in Strömungskanäle aufgeteilt ist, wie die in Anspruch 360 charakterisierten Raume.

362. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 355 bis 361, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmung der in den Ansprüchen 355 oder 359 charakterisierten Elemente von einem Strömungskanal zum anderen nur durch die Überwindung eines genügend großen Strömungswiderstandes möglich ist, so daß zu dieser Strömung keine effektiv störende konvektive Strömung überlagert wird.

363. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 355 bis 362, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Raum zwischen den in diesen Ansprüchen charakterisierten Elementen und der entsprechenden opaken Isolation, angrenzend an die Enden dieser Elemente eine zu durchströmende Absorberstruktur mit ausreichend großem Strömungswiderstand angebracht ist.

364. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 360 bis 363, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle, die in unterschiedlichen in diesen Ansprüchen charakterisierten Räumen verlaufen, auch in verschiedene Richtungen verlaufen.

365. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 360 bis 364, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung so reguliert wird, daß durch jeden Strömungskanal am Übergang zum entsprechenden Sammelkanal eine Menge von Arbeitsfluid strömt, die etwa proportional ist zu der in dem Flächenbereich absorbierten Strahlungsenergie, der vom Strömungskanal abgedeckt wird.

366. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 360 bis 365, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Strömungskanäle durch jeweils einen eigenen Ventilator mit einem Sammelkanal Arbeitsmittel austauschen.

367. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 360 bis 366, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Strömungskanäle durch ein temperaturabhängig gesteuertes Ventil in einen Sammelkanal Arbeitsmittel abgeben.

368. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 355 bis 367, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zumindest eines optischen Absorbers zumindest ein Ventil angeordnet ist, das abhängig von der Temperatur zum Schutz vor Überhitzung im Notfall geöffnet wird, so daß Luft aufgrund der Kaminwirkung, welche durch ein verlängerndes Rohr verstärkt wird, durch die Absorberstruktur strömt.

369. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 368, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der in den Ansprüchen 323 bis 368 charakterisierten Kollektoren hintereinander geschaltet werden, so daß zumindest ein Arbeitsfluid in mehreren Stufen erhitzt wird.

370. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 203 bis 369, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsmittel durch die wahlweise bei Kernreaktionen z. B. in einem mit Helium gekühlten und mit Graphit moderierten Reaktor oder bei einer Verbrennung z. B. von Biomasse oder Biogas mit Frischluft freigesetzten Wärmeenergie erhitzt wird.

371. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-370, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem die bewegten Komponenten und die Ventile mehrerer Arbeitsvolumina so steuert, daß die jeweiligen thermodynamischen Kreisprozesse mit derselben Periodendauer phasenverschoben ablaufen.

372. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 371, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige Ein- und Auslaßventile der Arbeitsvolumina jeweils in die selben externen Räume führen.

373. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-371, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsmittel nach dem Ausströmen aus zumindest einem Auslaßventil zumindest eines Arbeitsvolumens nach wahlweise einer (erneuten) Erhitzung, Abkühlung oder Druckänderung durch zumindest ein Einlaßventil in zumindest ein anderes Arbeitsvolumen strömt.

374. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-373, dadurch gekennzeichnet, daß (gefilterte) Frischluft durch die Abgase zumindest einer Verbrennungskraftmaschine in zumindest einem Wärmetauscher oder zumindest einem Regenerator (der als Katalysator wirkt) erhitzt wird und durch zumindest ein Einlaßventil in zumindest ein Arbeitsvolumen aufgenommen wird und zumindest teilweise durch zumindest ein Auslaßventil in zumindest einen Raum mit höherem Druck wieder abgegeben wird.

375. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 374, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft, welche aus zumindest einem Arbeitsvolumen bei erhöhtem Druck durch zumindest ein Auslaßventil ausgepreßt wird, (nach einer Zwischenspeicherung in einem puffernden Drucktank) zumindest teilweise in zumindest eine Verbrennungskraftmaschine einströmt.

376. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 374 bis 375, dadurch gekennzeichnet, daß dabei die kühle Luft aus dem Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens entnommen wird, das an den Kühler angrenzt.

377. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-376, bei dem Einlaß- und Auslaßventile zumindest zweier Arbeitsvolumina so (durch einen gemeinsamen Raum) verbunden sind, daß das Arbeitsfluid nach dem Ausströmen aus zumindest einem Arbeitsvolumen nach wahlweise einer oder keiner Wechselwirkung mit Systemen wahlweise zur Druckänderung oder zum Wärmeenergieaustausch zumindest teilweise in zumindest ein weiteres Arbeitsvolumen einströmen kann.

378. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 377, dadurch gekennzeichnet, daß in eine durch Anspruch 245 näher bezeichnete Anordnung von Arbeitsvolumina eingesaugtes Gas als trockenes, lösungsmitteldampfreduziertes oder/und ölfreies Druckgas einem Druckgasspeicher zugeführt wird, wobei die Trocknung des Gases durch die während dem Aufenthalt wie im Anspruch 211 näher bezeichneten kältesten Teilvolumen Kondensierung oder Sublimierung eines Teils des Lösungsmittels oder des Wasserdampfes erfolgt und das Eis/gefrorene Lösungsmittel während Leerlautzeiten in denen z. B. das Einlaßventil bei laufendem Antrieb geöffnet bleibt, wieder aufgetaut und aus zumindest einem Arbeitsvolumen entfernt wird.

379. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 378, bei dem die aus zumindest einem Arbeitsvolumen abgeführte Wärmeenergie wahlweise zur Warmwasseraufbereitung oder Heizung (über Nah- oder Fernwärmesysteme) übertragen wird.

380. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 379, bei dem zusätzliche Komponenten aus dem Baugewerbe so angeordnet sind, daß darin gewohnt und gelebt werden kann und eine Kombination der Teilsysteme thermischer Gasverdichter, Speicher, Erhitzer durch Verbrennung oder Sonnenkollektor durch Parallelschaltung erfolgt.

381. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 380, bei dem das Arbeitsfluid Luft ist und/oder in zumindest einem Arbeitsvolumen mit Kühlwasser (mit Frostschutz) gekühlt wird.

382. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 381, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Wärmetauscher z. B. Gas-Flüssigkeit für Heizung und Warmwasser Wärmeenergie zur Verfügung gestellt wird

383. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 382, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung oder als Wärmequelle zumindest ein Wasserbecken wie z. B. ein Regenwasserbecken als Zwischenspeicher verwendet wird und dieser mit Umgebungsluft gekühlt bzw. erwärmt wird.

384. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-383, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Größe zumindest eines Arbeitsvolumens nur einen Teil der Druckänderung bewirkt.

385. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-383, dadurch gekennzeichnet, daß Sonnenenergie durch eine Integration mehrerer der in diesem Patent charakterisierten Teilsystemen wie Gasverdichter, Wärmeenergiespeicher, Sonnenkollektor, Druckgasspeicher, Turbine und Stromgenerator nach charakterisierter Umwandlung und/oder Speicherung entsprechend dem Bedarf als elektrische Energie zur Verfügung gestellt wird.

386. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-384, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Flüssigkeit in jedem Wärmetauscher in jedem Arbeitsvolumen stets kleiner ist, als der niedrigste im Betriebszustand auftretende Druck im entsprechenden Arbeitsvolumen.

387. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 386, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein an zumindest ein kältestes Teilvolumen angrenzender Regenerator so gedreht oder verschoben wird, daß zumindest periodisch zumindest ein Teil des Regenerators in einem warmen Raum auftauen und abtropfen kann, von wo die Flüssigkeit dann automatisch (durch ein Rohrleitungssystem) abgeführt werden kann.

388. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 387, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeitsfluid durch die Durchströmung zumindest eines Regenerators abgekühlt und wieder erwärmt wird, wobei dem abgekühlten Arbeitsfluid Wärmeenergie entzogen wird und dabei Lösungsmittel kondensiert oder sublimiert.

389. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 388, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest den Teil der Vorrichtung zur Transformation von Entropie, der als Kältemaschine wirkt, Gas abgekühlt wird und diese abgekühlte Gas (im geschlossenen Kreislauf) einen Wärmeenergiespeicher (vgl. Ansprüche 314-317) abkühlt, der anschließend durch einen anderen Gasstrom wieder erwärmt wird, wobei Lösungsmittel aus dem Gas kondensiert und/oder ausgefrohren (sublimiert) wird.

390. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 387 bis 389, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtung zur Wassergewinnung aus der Luftfeuchtigkeit eingesetzt wird.

391. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 390, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zu kühlender Raum thermisch an ein Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens angekoppelt ist.

392. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 391, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Kühlraum thermisch angekoppelt ist an zumindest ein Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens, das wie bei einem bekannten thermischen Kompressor aufgebaut ist und das mit zumindest einem nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 391 gekennzeichneten Arbeitsvolumen verbunden ist, wobei das Steuersystem in den beiden Arbeitsvolumina unterschiedlicher Art Strukturen oder Bauteile mit der selben Periodendauer bewegen.

393. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 392, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Flüssigkeit zumindest eines Flüssigkeitskolbens wärmetauschende Flächen im Betriebszustand benetzt und auch als Heiz- bzw. Kühlflüssigkeit eingesetzt wird.

394. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 393, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Flüssigkeit zumindest eines Flüssigkeitskolbens im Betriebszustand zumindest ein Gefäß oder zumindest eine saugfähige Struktur füllt und in einem Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens verrieselt.

395. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 394, dadurch gekennzeichnet, daß durch Ventile ein Flüssigkeitsaustausch zumindest eines offenen Behälters mit zumindest einem Arbeitsvolumen erfolgt und der Flüssigkeitsspiegel in diesem Behälter höher ist, als durchschnittlich im entsprechenden Arbeitsvolumen.

396. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 395, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest ein Überdruckventil Flüssigkeit aus zumindest einem Arbeitsvolumen entweicht, wenn zumindest ein Flüssigkeitskolben zuerst im kalten Bereich oben an einer Hubbegrenzung anschlägt.

397. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 396, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer des Flüssigkeitsverdrängerkolbens in den Extremstellungen periodisch vorübergehend verriegelt wird, um einen Bewegungsablauf zu erreichen, mit dem während einer Periode eine maximale Temperaturänderung des Arbeitsfluides in zumindest einem Arbeitsvolumen erreicht werden kann.

398. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 397, dadurch gekennzeichnet, daß wenn der Schwimmer des Flüssigkeitsverdrängerkolbens in den Extremstellungen bewegt wird, je eine Klappe den Querschnitt für die Flüssigkeitsströmung so weit entgegen der Strömungsrichtung verschließt und durch eine Feder offengehalten wird, daß abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit diese Klappe vollends schließt.

399. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 398, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Betätigung zumindest einer Kompressionseinrichtung zumindest eines Druckvolumens umgesetzte Kompressionsarbeit im Hydraulik-System (durch zumindest eine Hochdruck-Gasfeder) zumindest zum Teil gespeichert wird.

400. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 399, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Betätigung zumindest einer Kompressionseinrichtung zumindest eines Druckvolumens umgesetzte Kompressionsarbeit im Hydraulik-System durch zumindest ein Schwungrad verbunden mit der zeitweise entweder antreibenden oder angetriebenen Pumpe zumindest zum Teil gespeichert wird.

401. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 200 bis 400, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitsfluid Wasserdampf wirkt und im Druckgefäß eine Grenzfläche Wasser-Wasserdampf auftritt.

402. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 401, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung Wasser dem Druckgefäß zugeführt wird und Wasserdampf entnommen wird.

403. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 402, dadurch gekennzeichnet, daß das in Anspruch 402 charakterisierte Teilsystem wahlweise in ein Nah- oder Fernwärmesystem integriert ist.

404. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 400, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitsfluid Wasserdampf wirkt und im Druckgefäß eine Grenzfläche Wasser-Wasserdampf auftritt.

405. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 404, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung Wasser dem Druckgefäß zugeführt wird, und Wasserdampf entnommen wird.

406. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 405, dadurch gekennzeichnet, daß das in Anspruch 405 charakterisierte Teilsystem wahlweise in ein Nah- oder Fernwärmesystem integriert ist.

407. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 71 bis 406, dadurch gekennzeichnet, daß bei der periodischen Bewegung eine Verdrängerstruktur mit Zwischenräumen zwischen der Flüssigkeitsoberfläche und einem Regenerator angeordnet ist und bei der Abwärtsbewegung nach dem Aufsetzen auf der Flüssigkeitsoberfläche zusammengeschoben wird, so daß sie den Zwischenraum zwischen Regenerator und Flüssigkeitsoberfläche weitgehend ausfüllt.

408. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 271 bis 407, dadurch gekennzeichnet, daß bei der periodischen Bewegung eine Verdrängerstruktur mit Zwischenräumen zwischen der Flüssigkeitsoberfläche und einem Regenerator angeordnet ist und bei der Abwartsbewegung nach dem Aufsetzen auf der Flüssigkeitsoberfläche zusammengeschoben wird, so daß sie den Zwischenraum zwischen Regenerator und Flüssigkeitsoberfläche weitgehend ausfüllt.

409. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 118 bis 408, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu zumindest einem bewegbaren Sonnenkollektor an die tragende Konstruktion ein festes Dach so montiert wird, daß beim Schwenken aus der Ruheposition in die Arbeitsposition Eis oder Schnee auf dieses Dach fällt.

410. Verfahren zur Transformation von Entropie nach Anspruch 409, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kombination von Dach und Kollektoren eine vollständige Überdachung eines größeren Bereiches erreicht wird.

411. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 409 bis 410, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem einachsig nachgeführten Kollektor das Dach vom Bereich um die Drehachse in einer schräg nach unten verlaufenden Ebene angeordnet ist.

412. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 117 bis 411, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile, welche einen Zugang zum schlauchförmig mit Isolationsmaterial ummantelten Speichermaterial freigeben können, bzgl. der Anordnung bzgl. des Speichermaterialschlauches abwechselnd jeweils einem von zwei Räumen zugeordnet werden, so daß bei einer Öffnung aller dieser Ventile und einem Einblasen von heißem Gas in einen dieser Räume und Entnahme von Gas aus dem anderen dieser Räume mehrere Teilsegmente des gesamten thermischen Speichers gleichzeitig parallel geladen werden können.

413. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 318 bis 408, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu zumindest einem bewegbaren Sonnenkollektor an die tragende Konstruktion ein festes Dach so montiert wird, daß beim Schwenken aus der Ruheposition in die Arbeitsposition Eis oder Schnee auf dieses Dach fällt.

414. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach Anspruch 413, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kombination von Dach und Kollektoren eine vollständige Überdachung eines größeren Bereiches erreicht wird.

415. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 413 bis 414, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem einachsig nachgeführten Kollektor das Dach vom Bereich um die Drehachse in einer schräg nach unten verlaufenden Ebene angeordnet ist.

416. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 317 bis 415, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile, welche einen Zugang zum schlauchförmig mit Isolationsmaterial ummantelten Speichermaterial freigeben können, bzgl. der Anordnung bzgl. des Speichermaterialschlauches abwechselnd jeweils einem von zwei Räumen zugeordnet werden, so daß bei einer Öffnung aller dieser Ventile und einem Einblasen von heißem Gas in einen dieser Räume und Entnahme von Gas aus dem anderen dieser Räume mehrere Teilsegmente des gesamten thermischen Speichers gleichzeitig parallel geladen werden können.

417. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 416, dadurch gekennzeichnet, daß Gas in ein durch einen oder mehrere der Ansprüche 1 bis 416 gekennzeichnetes Arbeitsvolumen z. B. durch eine Turbine oder ein anderes, vergleichbares, als thermischer Gasverdichter eingesetztes Arbeitsvolumen gepreßt wird und bei geringerem Druck und mit höherer Temperatur dieses Arbeitsvolumen wieder verläßt und die für diese Erwärmung notwendige Temperatur teilweise dadurch aufgebracht wird, daß ein Teil dieses Gases verflüssigt wird.

418. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 417, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Gas auch Funktionen erfüllt, die der Flüssigkeit in den Ansprüchen zugeordnet werden, die sich auf einen oder mehreren der Ansprüche 71-80, 271-280, 108, 308, 193-196 oder 393-396 beziehen.

419. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 418, dadurch gekennzeichnet, daß Gas in ein durch einen oder mehrere der Ansprüche 1 bis 418 gekennzeichnetes Arbeitsvolumen z. B. durch eine Turbine oder ein anderes, vergleichbares, als thermischer Gasverdichter eingesetztes Arbeitsvolumen gepreßt wird und bei geringerem Druck und mit höherer Temperatur dieses Arbeitsvolumen wieder verläßt und die für diese Erwärmung notwendige Temperatur teilweise dadurch aufgebracht wird, daß ein Teil dieses Gases verflüssigt wird.

420. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 419, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Gas auch Funktionen erfüllt, die der Flüssigkeit in den Ansprüchen zugeordnet werden, die sich auf einen oder mehrere der Ansprüche 71-80, 271-280, 108, 308, 193-196 oder 393-396 beziehen.

421. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 420, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Bewegung zumindest einiger der in Anspruch 1 aufgeführten Strukturen oder Bauteile durch das Steuersystem die durch Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses kontinuierlich verkleinert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen steigt und dadurch aus einem Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, das nur an einen von Arbeitsfluid in jeder Periode mit maximaler Menge zu durchströmenden Regenerator direkt angrenzt, durch zumindest ein weit offenes Auslaßventil in einen Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, kaltes Arbeitsmittel ausströmt
und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 1 charakterisierten Ventilen erhöht wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 1 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen, oder vergleichbare durch das Steuersystem, welche das wärmste Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, vergrößert und das kälteste, an zumindest ein Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen verkleinert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erhöht wird
und aufgrund der Bewegung einiger der in Anspruch 1 aufgeführten Komponenten durch das Steuersystem die durch Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina dieses Arbeitsvolumens während der darauffolgenden Zeitperiode kontinuierlich vergrößert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen sinkt und durch zumindest ein weit offenes Einlaßventil in jenes Teilvolumen, das in Anspruch 1 näher bezeichnet ist und das durch einen Regenerator eingegrenzt wird, der zumindest zeitweise am Wärmetauscher anliegt, aus einem Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, Arbeitsfluid, mit einer größeren Temperatur als beim Ausströmen, einströmt
und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 1 charakterisierten Ventilen erniedrigt wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 1 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen oder damit vergleichbar sind, durch das Steuersystem, welche das wärmste Teilvolumen, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, verkleinert und das kälteste, an zumindest ein Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen vergrößert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erniedrigt wird und der Kreisprozeß geschlossen wird, wobei vor allem in der Umlaufphase die aufgeführten Ventile durch das Steuersystem auch geöffnet werden, wenn der Druckausgleich noch nicht erreicht ist, wodurch der Temperaturverlauf des Gleichgewichts- Betriebszustandes im Arbeitsvolumen erreicht wird.

422. Verfahren zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 420, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Bewegung zumindest einiger der in Anspruch 1 aufgeführten Strukturen oder Bauteile durch das Steuersystem die durch Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses kontinuierlich vergrößert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen steigt und dadurch aus einem Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, das nur an einen von Arbeitsfluid in jeder Periode mit maximaler Menge zu durchströmenden Regenerator direkt angrenzt, durch zumindest ein weit offenes Auslaßventil in einen Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, heißes Arbeitsmittel ausströmt
und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 1 charakterisierten Ventilen erhöht wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 1 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen, oder vergleichbare durch das Steuersystem, welche das kälteste Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, verkleinert und das heißeste, an zumindest ein Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen vergrößert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erhöht wird
und aufgrund der Bewegung einiger der in Anspruch 1 aufgeführten Komponenten durch das Steuersystem die durch Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina dieses Arbeitsvolumens während der darauffolgenden Zeitperiode kontinuierlich verkleinert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen sinkt und durch zumindest ein weit offenes Einlaßventil in jenes Teilvolumen, das in Anspruch 1 näher bezeichnet ist und das durch einen Regenerator eingegrenzt wird, der zumindest zeitweise am Wärmetauscher anliegt, aus einem Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, Arbeitsfluid, mit einer geringeren Temperatur als beim Ausströmen, einströmt
und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 1 charakterisierten Ventilen erniedrigt wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 1 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen oder damit vergleichbar sind, durch das Steuersystem, weiche das kälteste Teilvolumen, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, vergrößert und das heißeste, an zumindest ein Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen verkleinert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erniedrigt wird und der Kreisprozeß geschlossen wird, wobei vor allem in der Anlaufphase die aufgeführten Ventile durch das Steuersystem auch geöffnet werden, wenn der Druckausgleich noch nicht erreicht ist, wodurch der Temperaturverlauf des Gleichgewichts- Betriebszustandes im Arbeitsvolumen erreicht wird.

423. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 420, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Bewegung zumindest einiger der in Anspruch 201 aufgeführten Strukturen oder Bauteile durch das Steuersystem die durch Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses kontinuierlich verkleinert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen steigt und dadurch aus einem Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, das nur an einen von Arbeitsfluid in jeder Periode mit maximaler Menge zu durchströmenden Regenerator direkt angrenzt, durch zumindest ein weit offenes Auslaßventil in einen Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, kaltes Arbeitsmittel ausströmt
und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 201 charakterisierten Ventilen erhöht wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 201 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen, oder vergleichbare durch das Steuersystem, welche das wärmste Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, vergrößert und das kälteste, an zumindest ein Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen verkleinert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erhöht wird
und aufgrund der Bewegung einiger der in Anspruch 201 aufgeführten Komponenten durch das Steuersystem die durch Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina dieses Arbeitsvolumens während der darauffolgenden Zeitperiode kontinuierlich vergrößert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen sinkt und durch zumindest ein weit offenes Einlaßventil in jenes Teilvolumen, das in Anspruch 201 näher bezeichnet ist und das durch einen Regenerator eingegrenzt wird, der zumindest zeitweise am Wärmetauscher anliegt, aus einem Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, Arbeitsfluid, mit einer größeren Temperatur als beim Ausströmen, einströmt
und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 201 charakterisierten Ventilen erniedrigt wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 201 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen oder damit vergleichbar sind, durch das Steuersystem, welche das wärmste Teilvolumen, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, verkleinert und das kälteste, an zumindest ein Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen vergrößert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erniedrigt wird und der Kreisprozeß geschlossen wird, wobei vor allem in der Anlaufphase die aufgeführten Ventile durch das Steuersystem auch geöffnet werden, wenn der Druckausgleich noch nicht erreicht ist, wodurch der Temperaturverlauf des Gleichgewichts- Betriebszustandes im Arbeitsvolumen erreicht wird.

424. Vorrichtung zur Transformation von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 420, dadurch gekennzeichnet, daß auf 99999 00085 552 0010002800000002000120002857303724000405919614903764 0002019742677 00004 03716grund der Bewegung zumindest einiger der in Anspruch 201 aufgeführten Strukturen oder Bauteile durch das Steuersystem die durch Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses kontinuierlich vergrößert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen steigt und dadurch aus einem Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, das nur an einen von Arbeitsfluid in jeder Periode mit maximaler Menge zu durchströmenden Regenerator direkt angrenzt, durch zumindest ein weit offenes Auslaßventil in einen Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, heißes Arbeitsmittel ausströmt
und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 201 charakterisierten Ventilen erhöht wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 201 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen, oder vergleichbare durch das Steuersystem, welche das kälteste Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, verkleinert und das heißeste, an zumindest ein Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen vergrößert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erhöht wird
und aufgrund der Bewegung einiger der in Anspruch 201 aufgeführten Komponenten durch das Steuersystem die durch Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina dieses Arbeitsvolumens während der darauffolgenden Zeitperiode kontinuierlich verkleinert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen sinkt und durch zumindest ein weit offenes Einlaßventil in jenes Teilvolumen, das in Anspruch 201 näher bezeichnet ist und das durch einen Regenerator eingegrenzt wird, der zumindest zeitweise am Wärmetauscher anliegt, aus einem Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, Arbeitsfluid, mit einer geringeren Temperatur als beim Ausströmen, einströmt
und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 201 charakterisierten Ventilen erniedrigt wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 201 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen oder damit vergleichbar sind, durch das Steuersystem, welche das kälteste Teilvolumen, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, vergrößert und das heißeste, an zumindest ein Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen verkleinert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erniedrigt wird und der Kreisprozeß geschlossen wird, wobei vor allem in der Anlaufphase die aufgeführten Ventile durch das Steuersystem auch geöffnet werden, wenn der Druckausgleich noch nicht erreicht ist, wodurch der Temperaturverlauf des Gleichgewichts- Betriebszustandes im Arbeitsvolumen erreicht wird.

ProblemBei der Nutzung von Sonnenenergie oder Wärmequellen, wie z. B. die Verbrennung von Biomasse, Abwärme oder Geothermie, für eine bedarfsgerechte lokale Versorgung für Pumpleistung, mechanischen Antrieb, elektrische Energie, Wärmebereitstellung, Kälteerzeugung, Reinigung oder Trennung, chemische oder physikalische Veränderung zumindest einer Substanz durch die Kopplung mit einem periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozeß zu erreichen, daß der notwendige Aufwand an Energieträgern oder mechanischer Energie sowie der konstruktive, technologische, ökonomische oder ökologische Aufwand für
möglichst gering werden kann.Die bisher verwendeten thermodynamischen Kreisprozesse (Stirlingmotor, Dampfturbine) sind jeweils an zwei Wärmebäder mit konstanter Temperatur angekoppelt.Dadurch kann ein Energietransport nur optisch (bei Parabolspiegel oder Lichtleiter) oder über einen Materiefluß mit einem Phasenübergang (Heatpipe) erfolgen.Gespeichert werden kann die thermischen Energie aufgrund des angestrebten isothermen Austausches von Wärmeenergie nur in chemischen Speichern oder in Latentwärmespeichern.Dadurch wird der Aufwand für die Konzentration der Energie durch den Kollektor, den Transport und eine für viele Anwendungen wünschenswerte Speicherung zu oft zu groß.Wenn mit möglichst geringem apparativem Aufwand z. B. eine direkte Versorgung mit Kälte oder Druckluft angestrebt wird, so muß bei vielen bekannten Systemen der Weg über die Schnittstelle elektrischer Strom gewählt werden. AufgabeDer Erfindung liegt die zentrale Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und/oder bei einer Vorrichtung zur Nutzung von Sonnenenergie oder Wärmequellen, wie z. B. die Verbrennung von Biomasse, Abwärme oder Geothermie, zur Transformation von Entropie zur bedarfsgerechten lokalen Versorgung für Pumpleistung, mechanischen Antrieb, elektrische Energie, Wärmebereitstellung, Kälteerzeugung, Reinigung oder Trennung, chemische oder physikalische Veränderung zumindest einer Substanz durch die Kopplung mit einem periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozeß, dessen Wirkungsgrad möglichst hoch ist, zu erreichen, daß der notwendige Aufwand an Energieträgern oder mechanischer Energie sowie der konstruktive, technologische, ökonomische oder ökologische Aufwand für
möglichst gering werden kann.Wesen der ErfindungErfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Transformation von Entropie bei dem gegen andere Räume oder die Umgebung durch zumindest ein Ventil und zumindest ein Druckgehäuse wahlweise ohne oder mit mechanischer Kompressionseinrichtung, wie z. B. einen oder mehrere Kolben, Flüssigkeitskolben oder Membrane, und wahlweise zumindest eine Flüssigkeitsgrenzfläche oder keine zumindest ein mit Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingegrenzt wird, indem
zumindest ein Teilvolumen mit minimaler Größe weitgehend überschneidungsfrei zu Vergleichbarem abgrenzen und zum Teil durch daran angreifende Elemente des Steuersystems zu Bewegungen veranlaßt werden, durch die das Verhältnis von diesem Teilvolumen zu diesem Arbeitsvolumen überwiegend in den Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses entweder vergrößert oder verkleinert wird, während denen dieses Arbeitsvolumen nur geringer in der Größe verändert wird und je nach Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen jeweils zumindest ein bestimmtes Ventil dessen Öffnungs- und Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflußt und welches dieses Arbeitsvolumen gegen zumindest einen äußeren Raum abgrenzen kann, welcher angefüllt ist mit zumindest einem Arbeitsmittel bei teilweise unterschiedlichen, relativ zur periodischen Druckänderung in diesem Arbeitsvolumen während diesen Zeitperioden nur geringen Schwankungen unterworfenen Drücken, vom Steuersystem oder dem Strömungsdruck überwiegend (in den oben charakterisierten Zeitperioden) offen gehalten und durchströmt wird, welches (Ventile) während zwischen diesen Zeitperioden ablaufenden anderen Zeitperioden geschlossen gehalten wird, in denen der Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen durch die Verschiebung der oben genannten oder weiteren Komponenten oder Bauteile durch das Steuersystem und der dadurch verursachten Veränderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen und/oder durch eine Veränderung der Größe dieses Arbeitsvolumens durch die mechanische Kompressionseinrichtung entweder steigt oder fällt und das Verhältnis jedes wie oben definierten Teilvolumens zu diesem Arbeitsvolumen nur in entscheidend geringerem Umfang verändert wird, wobei während einem relativ zur Periodendauer viel längeren Zeitintervall entweder eine Wärmeenergieaufnahme oder -abgabe zumindest einer Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms bei gleitender Temperatur oder bei mehreren Temperaturniveaus erfolgt und in diesem Arbeitsvolumen zumindest ein Arbeitsmittel zumindest teilweise als Arbeitsfluid wirkt, das den periodischen thermodynamischen Kreisprozeß durchläuft.Das erfindungsgemäße Verfahren läuft in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Transformation von Entropie ab, bei der gegen andere Räume oder die Umgebung durch zumindest ein Ventil und zumindest ein Druckgehäuse wahlweise ohne oder mit mechanischer Kompressionseinrichtung, wie z. B. einen oder mehrere Kolben, Flüssigkeitskolben oder Membrane, und wahlweise zumindest eine Flüssigkeitsgrenzfläche oder keine zumindest ein mit Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingegrenzt wird, indem
zumindest ein Teilvolumen mit minimaler Größe weitgehend überschneidungsfrei zu Vergleichbarem abgrenzen und zum Teil durch daran angreifende Elemente des Steuersystems zu Bewegungen veranlaßt werden, durch die das Verhältnis von diesem Teilvolumen zu diesem Arbeitsvolumen überwiegend in den Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses entweder vergrößert oder verkleinert wird, während denen dieses Arbeitsvolumen nur geringer in der Größe verändert wird und je nach Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen jeweils zumindest ein bestimmtes Ventil dessen Öffnungs- und Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflußt und welches dieses Arbeitsvolumen gegen zumindest einen äußeren Raum abgrenzen kann, welcher angefüllt ist mit zumindest einem Arbeitsmittel bei teilweise unterschiedlichen, relativ zur periodischen Druckänderung in diesem Arbeitsvolumen während diesen Zeitperioden nur geringen Schwankungen unterworfenen Drücken, vom Steuersystem oder dem Strömungsdruck überwiegend (in den oben charakterisierten Zeitperioden) offen gehalten und durchströmt wird, welches (Ventile) während zwischen diesen Zeitperioden ablaufenden anderen Zeitperioden geschlossen gehalten wird, in denen der Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen durch die Verschiebung der oben genannten oder weiteren Komponenten oder Bauteile durch das Steuersystem und der dadurch verursachten Veränderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen und/oder durch eine Veränderung der Größe dieses Arbeitsvolumens durch die mechanische Kompressionseinrichtung entweder steigt oder fällt und das Verhältnis jedes wie oben definierten Teilvolumens zu diesem Arbeitsvolumen nur in entscheidend geringerem Umfang verändert wird, wobei während einem relativ zur Periodendauer viel längeren Zeitintervall entweder eine Wärmeenergieaufnahme oder -abgabe zumindest einer Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms bei gleitender Temperatur oder bei mehreren Temperaturniveaus erfolgt und in diesem Arbeitsvolumen zumindest ein Arbeitsmittel zumindest teilweise als Arbeitsfluid wirkt, das den periodischen thermodynamischen Kreisprozeß durchläuft.Dem gesamten Kreisprozeß in einem Arbeitsvolumen können mehrere parallel ablaufende Kreisprozesse zwischen je zwei Wärmereservoirs mit, bei vertretbarer Idealisierung betrachtet, konstanten Temperaturen zugeordnet werden. Jedes Wärmereservoir dieser Kreisprozesse kann einem mit Arbeitsfluid gefüllten, wie oben definierten Teilvolumen des Arbeitsvolumens zugeordnet werden. Zumindest eine Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms wird so entweder durch die Aufnahme oder die Abgabe von Wärmeenergie bei einer relativ zur gesamten Temperaturänderung geringeren Temperaturdifferenz beim Kontakt mit den heißeren oder kälteren Wärmereservoirs dieser Kreisprozesse erwärmt oder abgekühlt, wobei sich die Phase oder chemische Zusammensetzung umformen können.Zur Nutzung der Sonnenenergie wird zumindest einer Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms Wärmeenergie bei gleitender Temperatur oder mehreren Temperaturniveaus zugeführt. Beim Aufbau des integrierbaren Kollektors können aufgrund der Temperaturänderung über ein großes Temperaturintervall die Prinzipien
sehr effektiv kombiniert werden.Die Wärmeenergie kann sehr effektiv und kostengünstig mit einem kapazitiven Speicher, der eine große Oberfläche aufweist wie z. B. eine Kiesschüttung, bei einer Durchströmung mit Arbeitsmittel ausgetauscht werden.Der Wärmeenergietransport kann durch eine Bewegung eines kapazitiven Arbeitsmittels, wie z. B. Luft, erfolgen.Durch die Druckänderung zumindest eines Arbeitsmittels steht auch die Möglichkeit offen, eine sehr unproblematische Infrastruktur zum Transport der mechanischen Energie oder als Schnittstelle zur einfachen weiteren Transformation für konkretere Problemlösungen zu nützen.Zum Teil werden diese Probleme bereits in dem Patent DE 36 07 432 A1 aufgegriffen.In diesem Patent befindet sich eine Darstellung über die theoretischen Grundlagen eines Kreisprozesses. Zitat: Spalte 3, Zeile 45: "Vorliegende Erfindung liefert die Erkenntnisse und praktischen Verfahren, um auch mit einer Wärmezufuhr bei gleitender Temperatur den Carnot-Wirkungsgrad erreichen zu können".Das Konzept für eine entsprechende Wärmekraftmaschine wurde vom Anmelder des zitierten Patents im Tagungsband der 6^th International Stirling Engine Conference 1993, 26-27-28. May in Eindhoven (Netherlands) vorgestellt.Beim zitierten Patent ist eine physikalische (phasen-) und/oder chemische Veränderung durch Wärmeenergietransformation über ein breites Temperaturintervall nicht aufgeführt, obwohl diese Probleme auf das selbe Kernproblem zurückgeführt werden können:
Zur Verflüssigung eines Teils eines Gasgemisches muß aufgrund des veränderbaren Verhältnisses der Partialdrücke meistens über ein Temperaturintervall hinweg Wärmeenergie entnommen werden. Bei der Verdampfung eines Gasgemisches muß dementsprechend über ein Temperaturintervall hinweg bzw. bei mehreren Temperaturen Wärmeenergie zugeführt werden.Ähnliches gilt auch für einen chemischen Prozeß, bei dem Wärmeenergie bei mehreren Temperaturen oder in einem Temperaturintervall aufgenommen oder abgegeben wird.Der Oberbegriff und der Hauptanspruch des in Ausschnitten zitierten Patents beinhalten eine Einschränkung auf regenerative Arbeits- oder Wärmemaschinen, bei welchen das dem Arbeitsfluid zur Verfügung stehende Arbeitsvolumen durch eine zu durchströmende, starr verbundene Struktur von Regenerator, Kühler und Erhitzer wie bei den bekannten Stirlingmotoren in nur zwei periodisch veränderbare Teilvolumina aufgeteilt wird. Stirlingmotoren mit entsprechenden Volumina, Temperaturdifferenzen und Drehzahlen wie die im zitierten Patent beschriebene Maschine, werden erfolgreich durch ein isothermes Modell beschrieben.vgl.: "Studie über den Stand der Stirling-Maschinen Technik"; 1995 im Auftrag des BMBF; Förderkennzeichen: 0326974; Seite 55 ff, Kapitel 3.2 ff.Der Kontakt des Arbeitsgases mit den Zylinderwänden oder den an die Teilvolumina angrenzenden Wärmetauschern weist keinen Unterschied auf; der die Anwendung dieses Modells betrifft.Wird dieses Modell auf die im zitierten Patent beschriebene Maschine angewendet, so muß festgestellt werden, daß das Arbeitsgas im erhitzten Teilvolumen des Arbeitsvolumens bei der Temperatur T₁ überwiegend dann isotherm expandiert wird, wenn das bei der Temperatur T_k gekühlte Teilvolumen kleiner ist und es überwiegend dann isotherm komprimiert wird, wenn das Größenverhältnis der Teilvolumina umgekehrt ist.Das Arbeitsgas durchläuft dabei einen Kreisprozeß zwischen zwei Wärmereservoirs, denen Wärmeenergie bei jeweils konstanten Temperaturen entnommen bzw. zugeführt wird.Außer dem Kreisprozeß des Arbeitsgases gibt es bei dieser Maschine keinen Kreisprozeß, dem eine relevante Fläche im Temperatur-Entropiediagramm oder im Druck-Volumendiagramm zugeordnet werden kann. Ohne eine Verletzung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik kann Wärmeenergie, weiche der Maschine bei einer Temperatur unterhalb von T₁ zugeführt wird, nur durch Irreversibilitäten zum Kühler transportiert werden.Analog kann Wärmeenergie, welche der Maschine oberhalb von T_k entnommen wird, nur durch Irreversibilitäten transportiert worden sein und muß vom Erhitzer stammen, da in der Maschine kein relevanter Kreisprozeß abläuft, der Wärmeenergie vom Temperaturniveau des kältesten Teilvolumens des mit Gas gefüllten Arbeitsvolumens auf das höhere Temperaturniveau pumpt.Aufgrund dieses Modells ist es kaum vorstellbar, daß die im zitierten Patent beschriebene Maschine der gestellten Aufgabe gerecht wird.VorteileBei den nicht zitierten Vorrichtungen und/oder Verfahren wird die während einer Periode des gesamten Kreisprozesses zum Ausgleich der Energiebilanz zugeführte (verbrauchte) oder abgegebene (gewonnene) mechanische Arbeit zum größten Teil direkt bei der Überführung zumindest einer bestimmten Menge wenigstens einer strömungsfähigen Substanz von einem Speicherraum in einen anderen Speicherraum mit anderem Druck umgesetzt.Dadurch können andere Systeme oder Verfahren einfach integriert werden:
Direkte Nutzung der Druckänderung z. B. durch Ersetzung eines mechanisch angetriebenen Kompressors oder Entkopplung der Bewegungen im Arbeitsvolumen von der antreibenden Welle einer Turbine oder eines Kompressors o. ä. die/der durch den Druckunterschied der (im geschlossenen Kreislauf) strömenden Substanz angetrieben wird oder diesen erzeugt.Dadurch kann z. B. ein Generator mit der üblichen Winkelgeschwindigkeit angetrieben werden und eine Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids in der Größenordnung 1 m/s gegen die Wärmeübergangsflächen und eine entsprechend kleine Temperaturdifferenz bei der Wärmeübertragung erreicht werden, was sich positiv auf den Wirkungsgrad auswirkt und die am Steuersystem auftretenden Beschleunigungen sowie die Strömungsverluste reduziert.Dies ermöglicht einen großvolumigen Aufbau bei dem der Druck im Arbeitsvolumen im Bereich des atmosphärischen Drucks liegt und als Arbeitsfluid Luft verwendet wird, wodurch viele Probleme bzgl. Dichtheit entschärft werden und interessante Anwendungen möglich werden. (vgl. Anwendungsbeispiele).Das zitierte Patent ist, verglichen mit der vorne gewählten abstrakteren Formulierung der Aufgabe, begrenzt auf eine Abkühlung oder Erwärmung eines Heiz- oder Kühlmediums durch den thermischen Kontakt mit Wärmetauschern einer regenerativen Arbeits- oder Wärmekraftmaschine.Dadurch ist eine Reduktion des konstruktiven oder technologischen Aufwandes für Wärmetauscher oder Regenerator ausgeschlossen, die erfindungsgemäß erreicht wird, wenn die Wärmezufuhr in das Arbeitsvolumen dadurch erfolgt, daß das Heizmedium z. B. als heißes Gas in das Arbeitsvolumen durch Ventile aufgenommen und bei tieferer Temperatur wieder durch Ventil(e) abgegeben wird, wodurch darüberhinaus das tote Volumen des Arbeitsvolumens reduziert werden kann, was erfahrungsgemäß ebenso günstig für das Erreichen eines guten Wirkungsgrades ist, wie eine funktionelle Ersetzung der relativ kleinen Wärmeübergangsfläche des Wärmetauschers durch die sehr viel größere des Regenerators.Frischluft kann bei atmosphärischem Druck durch eines der Ventile in das Arbeitsvolumen einströmen, wodurch bei einigen Anwendungen entscheidende Synergieeffekte erzielt werden können.So kann z. B. in ein Arbeitsvolumen heiße Luft aufgenommen und als kühlere Luft in einen Raum mit höherem Druck ausgeblasen werden wobei ein Teil der bei der Abkühlung der Luft freigewordenen Wärmeenergie durch den Kühler aufgenommen wurde.Wenn die heiße Frischluft bei atmosphärischem Druck durch Abgase einer Verbrennungskraftmaschine erwärmt wurde und die kühlere Luft mit höherem Druck dazu verwendet wird, um die Verbrennungskraftmaschine aufzuladen, so sind dabei große Synergieeffekte genutzt. (vgl. Anwendungsbeispiele).Bei Nutzung der Sonnenenergie können kostengünstige Parabolrinnenspiegel verwendet werden, da durch die solare Einstrahlung das Arbeitsmittel Luft erhitzt werden kann und so keine Umwelt- und Entsorgungsprobleme durch austretendes Thermoöl auftreten und auch kein weit verzweigtes Absorber- Rohrleitungssystem zur Hochdruck-Dampferzeugung aufgebaut werden muß, wodurch der thermische Energietransport wesentlich unproblematischer wird.Darüber hinaus können die Erwärmung des Arbeitsmittels über ein großes Temperaturintervall (z. B. 200°C bis 500°C) dazu genützt werden, mit relativ geringem Aufwand eine höhere Endtemperatur des Arbeitsmittels beim Erhitzen im Absorber des Kollektors zu erreichen.Dazu können die Prinzipien optische Konzentration, transluzente Isolation und Durchströmung der transluzenten Isolation sehr effektiv kombiniert werden. Die Einbindung eines unproblematischen Speichers aus kostengünstigen Materialien ermöglicht bei entsprechender Dimensionierung sogar die saisonale Speicherung der Sonnenstrahlung über mehrere Monate. Dadurch wird eine kostengünstige Insellösung möglich wie z. B. die Versorgung eines abgelegenen Dorfes oder einer Krankenstation.Prinzip des verwendeten KreisprozessesDie Ausbildung des Temperaturfeldes im Arbeitsvolumen z. B. bei der Verwendung nur eines Wärmetauschers und der Ablauf eines gesamten Kreisprozesses kann zusammen mit der der Aufgabe zugrundeliegenden Problematik durch die folgenden, spezielle Anwendungen betreffenden Ausführungen leichter verstanden werden.Anwendung des ErfindungsprinzipsDie in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung kann unter anderem als thermischer Gasverdichter (mit der integrierten Wirkung als Kraftmaschine) arbeiten und bildet aufgrund des einfachen Aufbaus und der relatiy einfach möglichen theoretischen Beschreibung des Kreisprozesses eine gute Ausgangsbasis zum Verständnis der komplexeren ebenfalls auf dem Erfindungsprinzip basierenden Maschinen, Vorrichtungen oder Verfahren.AufbauDurch einen Arbeitszylinder als Druckgehäuse 1, einen gleitend gedichteten Kolben 2, Einlaß- und Auslaßventile 3 bzw. 4, wird ein mit Gas als Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingeschlossen.In diesem Arbeitsvolumen wird gegen die Zylinderwand 5 gleitend gedichtet ein Rahmen 6 bewegt, auf dem ein Wärmetauscher 7 und ein in der Struktur oder Größe unveränderbarer Regenerator 8 so angebracht sind, daß sie vom Gas durchströmt werden müssen.Durch federnde Abstandshalter 9 wird zwischen diesem Regenerator 8 und einer von einem Faltenbalg 10 mit umschlossenen, als Regenerator wirkenden reversibel zusammen- und auseinandergehenden Struktur 11, welche aus einem feinen (40-80 ppi) Schaumstoff besteht oder diesem bzgl. Homogenität oder Zwischenräume nahe kommt, (z. B. mehrere nebeneinander senkrecht zur Strömungsrichtung angeordnete Lagen aus geprägtem oder gebogenem Metallgewebe) über die gesamte Zylinderfläche ein Strömungskanal 12 gebildet, durch den das Gas vorbei an der Struktur 11 durch das geöffnete Ausgangsventil 4 des Arbeitsvolumens und ein Teil 13 des Rohrleitungssystems zum Ventilator 14 gelangen kann.Vom Ventilator kann dieses Gas durch einen Teil 15 des Rohrleitungssystems und einen zu durchströmenden Regenerator 16 in einen Reserveraum 17 einströmen, der von einem Faltenbalg umschlossen wird.Vom Ventilator 14 oder aus diesem Reserveraum 17 kann das Gas nach der Erhitzung in einem (Gegenstrom-)Wärmetauscher 18 durch ein Teil des Rohrleitungssystems 19 durch die Einlaßventile 3 in das Arbeitsvolumen gelangen.Zur Pufferung der Druckschwankungen wird, vor den Ventilator (Turbine) 14 ein Drucktank 20 an das Rohrleitungssystem bei 13 angeschlossen.Der Kolben 2 und der Rahmen 6 werden durch Hydraulikkolben 21, 22, 23 so periodisch bewegt, wie es in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 oder der anschließenden Beschreibung des Kreisprozesses charakterisiert ist. Durch die Hydraulikzylinder 21 und 22 wird der Kolben 2 bzgl. der Hubrichtung in der Orientierung stabilisiert.Das Antriebsrohr 24 des Rahmens 6 wird durch den Kolben 2 in Hubrichtung durch Dichtungen aus dem Arbeitsvolumen geführt. In diesem Antriebsrohr verlaufen zwei Rohre für das Kühlwasser und sind so gegen die Innenwand des Antriebsrohres abgedichtet, daß zwischen Arbeitsvolumen und Umgebung kein den Kreisprozeß störend beeinflussender Gasaustausch stattfinden kann.Bewegliche Schläuche 25, 26 verbinden diese Rohre mit festen Anschlüssen 27, 28 eines gekühlten Wasserreservoires, so daß das Kühlwasser in geschlossenem Kreislauf zirkulieren kann.Die Flüssigkeit im Wärmetauscher 7 sollte gegenüber dem Arbeitsvolumen immer einen niedrigeren Druck aufweisen, so daß keine Flüssigkeit in das Arbeitsvolumen gedrückt wird, was zu gefährlichen plötzlichen Dampfentwicklungen führen könnte, sondern die Flüssigkeit im Wärmetauscher durch einströmendes Arbeitsfluid verdrängt wird.Wenn das heiße abzukühlende Gas direkt bei 19 in das Rohrleitungssystem der Vorrichtung zur Transformation von Entropie (vgl. Fig. 1) eingebracht und bei 15 wieder entnommen wird, so können die Verluste und der konstruktive Aufwand des Wärmetauscher 18 entfallen.Die Hydraulikkolben 21, 22 und 23 tauschen über ein gesteuertes Ventilsystem 29 des Steuersystems über eine Hydraulikpumpe 30 mit einem Schwungrad 31 und einer als Elektromotor und/oder Generator wirkenden Komponente 32 mechanische Leistung aus.Vom Teil des Rohrleitungssystem 19 zum Strömungskanal 12 kann durch ein Ventil 33 wahlweise angetrieben durch einen Ventilator 34 oder nicht durch ein weiteres Ventil 35 Arbeitsfluid ausgetauscht werden.Das Ventil 33 bleibt vorerst geschlossen.Im Folgenden wird von der vertretbaren, vereinfachenden Annahme ausgegangen, daß das Arbeitsfluid als ideales Gas im kühlsten Teilvolumen immer die Temperatur T_k hat, d. h. es laufen dort nur isotherme Prozesse ab.Ermittlung der maximal möglichen Abgabe von Arbeit durch ein erfindungsgemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei der durch Kopplung mit einem Kreisprozeß eine Gasmenge der Masse m_A über ein Temperaturintervall von T₁ nach T₂ abgekühlt wird.Bei der Abkühlung des Gases von T + dT auf T wird die Wärmeenergie dQ = m_A.c_p.dT [a1] abgegeben. Wird von einem bei T_k gekühlten Kreisprozeß diese Wärmeenergie isotherm bei der Temperatur T aufgenommen, so kann damit maximal die Arbeit
dW = η.dQ [a2]; η = 1-T_k/T: Carnot-Wirkungsgrad [a3]
verrichtet werden. Bei einer Abkühlung des Gases von T₁ auf T₂ kann dementsprechend die Arbeit
verrichtet werden.W kann [nach Stephan, Karl: Thermodynamik Grundlagen und technische Anwendungen: Band 1 Einstoffsysteme: 14. Aufl.: 1992 Springer-Verlag S. 177 ff] als die Exergie der Wärmeenergie bezeichnet werden, welche dem Gas beim Abkühlen von T₁ auf T₂ entnommen wurde, wenn die Kühlertemperatur T_k gleichgesetzt wird mit der Umgebungstemperatur T_u.
S. 185:
Die schraffierte Fläche unter der Kurve von η_c[Tk] (T) in Fig. 2 ist proportional zu dieser Arbeit W.Dabei wird dem Kreisprozeß die Wärmeenergie Q = m_A.c_p.(T₁-T₂) zugeführt.Für den Gesamtwirkungsgrad dieses Kreisprozesses ergibt sich daraus:
Wird dem Gas die Wärmeenergie durch den thermischen Kontakt mit vier idealen Wärmetauschern bei den Temperaturen T_1,25, T_1,5, T_1,75, T₂ (vgl. Fig. 3) isotherm entnommen, so wird die oben aufgezeigte Exergie um W_ auf die maximal nutzbare Energie W reduziert.Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Die formale Beschreibung und die Interpretation ergibt sich aus dem Vergleich mit denen zu Fig. 2.Kreisprozeß, den das Gas in der Vorrichtung zu Fig. 1 durchläuftDer Bewegungsablauf ist bestimmt durch das Steuersystem und grob und für die folgende Analyse ausreichend in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 I dargestellt.Mit der später detaillierter bestätigten Annahme, daß das Regeneratorsystem 11 im Gleichgewichts- Betriebszustand ein Temperaturprofil aufweist, dessen mittlere Temperatur T_mg bedeutend über der Kühlertemperatur T_k liegt, ergibt sich daraus direkt der zeitliche Verlauf der mittleren Temperatur im Arbeitsvolumen T_m(t) und ist in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 II qualitativ dargestellt. Aufgrund des Reserveraums 17 entspricht der Druck P₀ in dem Teil des Rohrleitungssystems 19 vor den Einlaßventilen atmosphärischem Druck. Der Ventilator 14 soll so arbeiten, daß im Raum 13 des Rohrleitungssystems angrenzend an das Auslaßventil 4 der Druck P₁ nur gering relativ zur Druckdifferenz P₁-P₂ verändert wird.Die Ventile 3 und 4 werden durch den (Strömungs-)Druck des Gases geöffnet oder geschlossen.Bei der entsprechenden Verringerung des Arbeitsvolumens von V_a zu V_b durch die Bewegung des Kolbens 2 in der Zeitperiode a-b-c wird der Druck erhöht, da die Ein- 3 und Auslaßventile 4 aufgrund des relativ zu P₀ größeren aber relativ zu P₁ geringeren Drucks P(t) im Arbeitsvolumen geschlossen sind.Bei der angenommenen isothermen Kompression in der Zeitperiode a-b-c wird vom kühlen Gas im Arbeitsvolumen bei der Temperatur T_k die Wärmeenergie
an den Kühler abgegeben.An dem Kolben muß durch das Steuersystem in dieser Zeitperiode die Arbeit W_abc = -Q_abc geleistet werden.Dieser Arbeit W_abc entspricht eine in Fig. 7 schraffiert eingezeichnete Fläche.In der Zeitperiode c-d-e wird bei konstantem Arbeitsvolumen durch eine Verschiebung des Rahmens 6 mit Kühler 7 und Regenerator 8 das kühlste Teilvolumen kleiner, was zu einem Anstieg der mittleren Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen führt. Sobald der Druck P(t) im Arbeitsvolumen am Anfang dieser Zeitperiode etwas über den Druck P₁ auf der anderen Seite des Auslaßventils 4 steigt, wird dieses Ventil geöffnet und die mit dem Anstieg der mittleren Temperatur verbundene Ausdehnung des Gases bewirkt, daß eine Gasmenge der Masse m_A aus dem Arbeitsvolumen durch das Auslaßventil ausströmt, im Ventilator 14 adiabatisch expandiert wird und dabei die Arbeit W_nutz verrichtet, welche in Fig. 7 einer Fläche entspricht.Es gilt:
Bemerkung: Bei gegebenem Druckverhältnis P₁/P₀ ergibt sich T₂ unabhängig von m_A mit
W_nutz = C_p.m_A.(T₁-T₂).η_ges
Jedes Volumen V kann durch eine entsprechende evtl. sehr kleine Aufteilung so in Teilvolumina V_i mit
aufgeteilt werden, daß für V_i ohne eine effektive Verfälschung der thermodynamischen Beschreibung angesetzt werden kann:
k_B: Boltzmannkonstante; T_i: Temperatur in V_i; N_i: Anzahl von Gas-Molekülen in V_i.Mathematische Begründung:
Aufgrund der Wärmeleitung kann von einem stetig differenzierbaren Temperaturfeld ausgegangen werden. vgl. Riemann-Integrale.Es gilt dann allgemein:
Anzahl der pro Periode mit dem Arbeitsvolumen ausgetauschten Gas-Moleküle:
Bemerkung: die Buchstaben im Index z. B. c in N_c kennzeichnen einen in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 definierten Zeitpunkt des Kreisprozesses.Bestimmung der Masse der ausgetauschten Gasmenge
m_c: Masse des Gases im Arbeitsvolumen zum Zeitpunkt c
für die Zeitperiode c-d-e gilt:
In der Zeitperiode e-f-g wird das Arbeitsvolumen durch die Kolbenbewegung vergrößert. Dabei soll das Gas relativ zu den Wärmeübergangsflächen, welche für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksam sind, nicht strömen.Da in dieser Zeitperiode das Gas im gesamten Arbeitsvolumen in direktem Kontakt mit Wärmeübergangsflächen zu großen Wärmekapazitäten steht, welche für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksam sind und aufgrund deren speziellen Bewegung das Gas relativ dazu nicht bewegt wird, kann diese Zeitperiode des Kreisprozesses durch eine isotherme Expansion beschrieben werden, wobei für die ausgetauschte Wärmeenergie oder Arbeit die selben Formeln gelten, wie für die Zeitperiode a-b-c.So ist es möglich, diese Energie in einem schwingenden System zu speichern und zur Kompression wieder abzugeben (z. B. durch eine schwingende Wassersäule in einem U-förmigen Rohr evtl. mit einem als Luftfeder wirkenden Hohlraum als Begrenzung.Für die in der Zeitperiode g-h-a aufgenommene Gasmenge gilt: (vgl. c-d-e)
m_Agha: m_Acde
m_a: Masse des Gases im Arbeitsvolumen zum Zeitpunkt a.Der Temperaturverlauf, das Temperaturfeld T(r) in der Vorrichtung zu Fig. 1. In der Zeitperiode e-f-g füllt die weitgehend homogene Regeneratorstruktur 11 mit relativ zum Gas im Arbeitsvolumen sehr großer, im Folgenden als unendlich angenommener Wärmekapazität weitgehend das ganze Arbeitsvolumen aus und das Arbeitsvolumen wird durch die Verschiebung des Kolbens expandiert.Aufgrund der speziellen Bewegung finden im Arbeitsvolumen nur isotherme Prozesse statt.AnsatzDas Arbeitsvolumen sei durch E-1 senkrecht zum Hub angeordnete Ebenen in E gleich große Teilvolumina aufgeteilt. Aufgrund der Symmetrie ist auf diesen Ebenen die Temperatur im Idealfall konstant.Der Regenerator-Struktur 11 in jedem dieser Teilvolumina wird durch die isotherme Expansion des Gases die Wärmeenergie Q_i = 1/E.Q_efg entnommen. i ∈ [1; E].Während der Zeitperiode g-h-a wird der Regenerator-Struktur 11 durch die Abkühlung der durch die Einlaßventile 3 einströmenden heißen Gasmenge der Masse m_A bei jeder Periode effektiv Energie zugeführt, da dadurch insgesamt eine größere Gasmenge vom heißen in den kälteren Teil der Regeneratorstruktur 11 strömt, als bei der umgekehrten Strömungsrichtung.Das j-te dieser Teilvolumina werde (vgl. oben) durch die isothermen Ebenen der Temperatur T_j und T_j+1 begrenzt. Die Gasströmung während einer Periode führt diesem Teilvolumen die Wärmeenergie Q_j = m_A.C_p.(T_j-T_j+1) zu. Für die Ausbildung eines Betriebszustandes im Gleichgewicht muß gelten:
Q_j = m_A.c_p.(T_j-T_j+1) = Q_i = 1/E.Q_efgAus (T_j-T_j+1) = (m_A.c_p.E)^-1.Q_efg folgt für T(r) ein linearer Temperaturverlauf in Hubrichtung.Erreichen einer größeren Temperaturdifferenz T₁-T₂ beim Einsatz der in Fig. 1 charakterisierten Vorrichtung als thermischer GasverdichterSollen in einer Anlage größere Temperaturunterschiede des vom Arbeitsvolumen aufgenommenen und abgegebenen Gases erreicht werden, so muß in der Zeitperiode g-h-a eine Gasmenge der Masse m_H durch ein weiteres Einlaßventil 35 in den Strömungskanal 12 aus dem Teil des Rohrleitungssystems 15 einströmen.D.h. das Ventil 33 ist offen, der Ventilator 34 kann stehenbleiben.Bei unverändertem T₁, T₂, P₀ kann P₁ so gewählt werden, daß die insgesamt eingesaugte Gasmenge konstant bleibt, d. h. durch diese Maßnahme verringert sich die Masse m_A des Gases, das heiß eingesaugt und bei niedrigerer Temperatur und höherem Druck ausgepreßt wird, um m_H.Dadurch wird mit dem Regeneratorsystem 11 während einer Periode weniger Wärmeenergie ausgetauscht.Dabei muß das Druckverhältnis P₁/P₀ kleiner sein.Bei unverändertem T₁, P₁, P₀ wird dem Regeneratorsystem 11 nur dann während einer Periode dieselbe Wärmeenergiemenge zugeführt, wenn die ausgetauschte Gasmenge stärker abgekühlt wird.So kann bei gleichem Druckverhältnis P₁/P₀ eine größere Temperaturdifferenz T₁-T₂ erreicht werden.Bei konstantem Druckverhältnis P₁/P₀ kann die Temperatur T₂ durch eine einfache Thermostat-Steuerung für das Einlaßventil 35 relativ einfach stabilisiert werden.Das Einlaßventil 35 wird dabei nur dann geöffnet, wenn das Gas bei 15 die festgelegte Temperatur (gerade) überschreitet.Evtl. genügt es auch, den Strömungswiderstand im Bereich des Einlaßventils 35 bei zunehmender Temperatur des Gases bei 15 kleiner werden zu lassen, z. B. durch eine durch ein Bi-Metall gesteuerte Klappe welche den Querschnitt für die Strömung ändert.Erreichen einer größeren Temperaturdifferenz T₁-T₂ beim Einsatz der in Fig. 1 charakterisierten Vorrichtung als thermischer GasverdichterSollen in der Anlage bei der Abkühlung des ausgetauschten Gases um eine bestimmte Temperaturdifferenz ein größeres Druckverhältnis P₁/P₀ erreicht werden, so muß in der Zeitperiode g-h-a die Gasmenge der Masse m_B durch ein weiteres (angesteuertes) Auslaßventil 35 aus dem Strömungskanal 12 mit einem Ventilator 34 gesaugt werden, der im Idealfall durch verstellbare Elemente nur in dieser Zeitperiode die dazu notwendige relativ zu P₁-P₀ kleine Druckdifferenz aufbringt. Diese Gasmenge wird dem Raum 15 des Rohrleitungssystems zugeführt. D.h. offenes Ventil 33.Wenn vier solche Arbeitsvolumina um 90° phasenverschoben arbeiten, so kann ein handelsüblicher Ventilator gleichmäßig durchlaufen, d. h. nur die Auslaßventile 35 müssen mit etwas Kraft- und Energieaufwand gesteuert werden.Bei unverändertem T₁, T₂,P₀ wird dadurch die ausgetauschte und abgekühlte Gasmenge m_A um m_B vergrößert und dem Regeneratorsystem 11 wird während einer Periode eine größere Menge an Wärmeenergie zugeführt.Diese größere Wärmeenergie wird dem Regeneratorsystem 11 in der Zeitperiode e-f-g während der effektiv isothermen Expansion des Gases von P₁ auf P₀ wieder teilweise entzogen, wobei ein größeres Druckverhältnis P₁/P₀ erreicht werden kann und so insgesamt pro Periode mehr Energie umgesetzt wird, wobei die am Regenerator 8 oder am Regeneratorsystem 11 insgesamt ausgetauschte Wärmeenergie wie auch die damit zusammenhängenden thermischen Verluste in einem weit geringerem Verhältnis erhöht werden.Insgesamt wird dadurch ein besserer Wirkungsgrad erreicht.Wenn der Massenstrom durch den verstellbaren Ventilator in 3 Stufen (aus, mittel, groß) eingestellt werden kann und die Stufe groß immer beim Unterschreiten einer bestimmten Temperatur durch einen Thermostaten eingeschaltet wird, so kann die Temperatur T₂ dadurch mit relativ geringem Aufwand ausreichend bei einem Wert stabilisiert werden.Einsatz der in Fig. 1 charakterisierten Vorrichtung als KältemaschineDie in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung kann auch als Kältemaschine betrieben werden, welche eine Gasmenge über ein großes Temperaturintervall abkühlt.Dazu muß der dann angetriebene Ventilator (Turbine) 14 das Gas aus dem Teil des Rohrleitungssystems 19 mit dem Druck P₀ in den Teil 13 mit P₁ drücken. Die Strömungsrichtung des Gases wird (im Arbeitsvolumen überall) umgekehrt, der Aufbau der Vorrichtung und der Bewegungsablauf bleiben wie in Fig. 1 bzw. Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 dargestellt erhalten.Das Auslaßventil 4 wird zu einem Einlaßventil indem es bei unveränderter Anschlagsrichtung in der Zeitperiode c-d-e z. B. durch eine angreifende mit dem Steuersystem verbundene Feder gegen den Strömungsdruck offengehalten wird. Das dann mit dem Druck P₁ einströmende Gas gibt bei der Abkühlung Wärmeenergie an das Regeneratorsystem 11 ab.Dem Regeneratorsystem wird während der Zeitperiode e-f-g bei der effektiv isothermen Expansion des Gases (wie vorne beim Gasverdichter; Kraftmaschinen) von P₁ auf P₀ Wärmeenergie entzogen. Wie vorne bei der Beschreibung der Kraftmaschine gezeigt, wird auch bei der Kältemaschine durch das Zusammenwirken der Teilprozesse in den Zeitperioden c-d-e und e-f-g ein in Hubrichtung lineares Temperaturfeld T (r) in der Regeneratorstruktur 11 ausgebildet, dessen mittlere Temperatur T_m bei der Kältemaschine unter der Kühlertemperatur T_k liegt. (Zeitliche Entwicklung von T_m(t) in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6: Ersetze max. T_m(t) durch min. T(t).Dadurch wird die mittlere Temperatur im Arbeitsvolumen beim Zusammenschieben des Regeneratorsystems 11 in der Zeitperiode g-h-a vergrößert. Die Einlaßventile der Kraftmaschine 3 können bei der Kältemaschine als Auslaßventile wirken, wenn sie bei unveränderter Anschlagsrichtung in dieser Zeitperiode g-h-a z. B. durch eine angreifende, mit dem Steuersystem verbundene Feder gegen den Strömungsdruck offengehalten werden und Gas aufgrund der Erhöhung der mittleren Temperatur im konstanten Arbeitsvolumen bei konstantem Druck P₀ in den Teil des Rohrleitungssystem 19 ausströmt.Bevor dieses Gas erneut durch den Ventilator (Turbine) verdichtet wird, nimmt es im Wärmetauscher 18 die von der Abkühlung des anderen Gasstromes stammende Wärmeenergie auf.Wenn das abzukühlende Gas direkt bei 15 in das Rohrleitungssystem der Kältemaschine (vgl. Fig. 1) eingebracht und bei 19 wieder entnommen wird, so können die Verluste und der konstruktive Aufwand des Wärmetauscher 18 entfallen.In der Zeitperiode c-d-e wird bei konstantem Arbeitsvolumen die mittlere Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen durch die Ausdehnung des Regeneratorsystems 11 erniedrigt, was aufgrund des offengehaltenen Ventils 4 bei konstantem Druck P₁ zu einem Einströmen von wärmerem Gas, einer zusätzlichen Wärmeenergiezufuhr an die Regeneratorstruktur 11 und der Schließung des Kreisprozesses führt.Erreichen einer größeren Temperaturdifferenz T₁-T₂ beim Einsatz der in Fig. 1 charakterisierten Vorrichtung als KältemaschineDie in Fig. 1 dargestellte und bereits als Kraftmaschine beschriebene Vorrichtung kann, wie bereits weitgehend vorne dargestellt, auch als Kältemaschine betrieben werden. Wie bei der Kraftmaschine kann bei offenem Ventil 33 und stehendem Ventilator 34 ein größerer Temperaturunterschied der vom Arbeitsvolumen aufgenommenen und abgegebenen Gasmenge der Masse m_A erreicht werden, wenn in der Zeitperiode g-h-a eine Gasmenge der Masse m_H durch das in diesem Fall bei gleichem Anschlag als Auslaßventil wirkende Ventil 35 in den Raum 15 ausströmt, welches in dieser Zeitperiode g-h-a durch das Steuersystem gegen den Strömungsdruck offengehalten wird. In der selben Zeitperiode g-h-a wird auch Luft durch die Turbine 14 und das Ventil 4 in das Arbeitsvolumen gedrückt.Bei unveränderten T₁, P₁, P₀ wird dem Regeneratorsystem 11 während einer Periode nur dann eine gleich große Wärmeenergie zugeführt, wenn das Gas stärker abgekühlt wird.So kann bei gleichem Druckverhältnis P₁/P₀ eine größere Temperaturdifferenz T₁-T₂ erreicht werden.Bei konstantem Druckverhältnis P₁/P₀ kann die Temperatur T₂ durch eine einfache Thermostat-Steuerung für das Auslaßventil 35 relativ einfach stabilisiert werden.Das Auslaßventil 35 wird dabei nur dann geöffnet, wenn das Gas bei 19 die festgelegte Temperatur (gerade) überschreitet.Erreichen einer kleineren Temperaturdifferenz T₁-T₂ beim Einsatz der in Fig. 1 charakterisierten Vorrichtung als KältemaschineDie in Fig. 1 dargestellte Kraftmaschine kann, wie bereits vorne dargestellt auch als Kältemaschine betrieben werden. Soll wie bei der Kraftmaschine auch bei der Kältemaschine für eine bestimmte Abkühlung mit einer größeren Druckdifferenz P₁-P₀ gearbeitet werden, so kann dies erreicht werden, wenn in der Zeitperiode g-h-a die Gasmenge der Masse m_B durch ein weiteres (angesteuertes) Einlaßventil 35 in den Strömungskanal 12 mit einem Ventilator 34 aus dem Raum 15 eingeblasen wird.Dem Regeneratorsystem 11 wird dadurch im Betriebszustand eine im Vergleich zum Betrieb ohne das Ventil 35 entsprechend größere Wärmeenergie zugeführt und bei der isothermen Expansion in der Zeitperiode e-f-g durch eine Expansion mit größerem Druckverhältnis P₁/P₀ entsprechend mehr Wärmeenergie wieder entzogen.Die Vorteile dieser Maßnahmen oder die Regelung der Temperatur T₂ sind weitgehend analog wie bei der entsprechend betriebenen Kraftmaschine zu Fig. 1.Wirkung als WärmepumpeWenn bei den vorne beschriebenen Kältemaschinen das Steuersystem durch Umkehr aller Bewegungsrichtungen so läuft, daß die bewegten Teile ihre Position gemäß Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 in der umgekehrten Reihenfolge h-g-f-e-d-c-b-a h ändern und Ventilator- Arbeitsrichtungen relativ zu Fig. 1 unverändert bleiben, so wirken diese Vorrichtungen als Wärmepumpen, welche das eingeblasene Gas über vergleichbare Temperaturintervalle bei vergleichbaren Druckverhältnissen erwärmen, anstatt abzukühlen.Der Kreisprozeß beim Einsatz einer Vorrichtung nach Fig. 1 als WärmepumpeIn der Zeitperiode g-f-e wird bei der isothermen Kompression (bei geschlossenen Ventilen) des Gases von P₀ auf P₁ dem Regeneratorsystem 11 Wärmeenergie zugeführt.Beim Zusammenschieben des Regeneratorsystems 11 in der Zeitperiode e-d-c wird durch das offengehaltene Ventil 4 von der Turbine Gas der Temperatur T_H vom Arbeitsvolumen bei dem Druck P₁ aufgenommen, da die mittlere Temperatur abgesenkt wird.In der Zeitperiode c-b-a wird das Gas bei geschlossenen Ventilen auf den Druck P₀ expandiert, und so dem Wärmetauscher Wärmeenergie bei der Temperatur T_k entnommen. In der Zeitperiode a-h-g wird die mittlere Temperatur im Arbeitsvolumen mit der Ausdehnung des Regeneratorsystems 11 erhöht und bei P₀ wird durch die Ventile 3 Gas der Temperatur T₁ abgegeben.Wenn dazu simultan durch das Ventil 35 Gas mit ca. der Temperatur T_H von Ventilator 34 aus dem Raum 15 in den Strömungskanal 12 geschoben wird, so wird die Differenz der Temperaturen T_H-T₁ bei gleichem Druckverhältnis P₁/P₀ verkleinert.Diese Änderungsmaßnahme führt wie bei der Kraftmaschine bei thermischen Verlusten in etwa der selben Größe zu einer größeren Umsetzung von mechanischer Energie.Wenn in der Zeitperiode a-h-g durch das über die Gastemperatur bei 15 gesteuerte Ventil 35 Gas aus dem Arbeitsvolumen in den Raum 15 des Rohrleitungssystem gelangt, so kann dadurch eine größere Temperaturdifferenz erreicht werden (vgl. Fig. 1 entsprechende Kälte oder Kraftmaschine).Mit dieser Wärmepumpe kann Frischluft gefiltert und erwärmt werden.Die Regeneratoren im Arbeitsvolumen wirken als Filter. Die der Frischluft zugeführten Wärmeenergie stammt zum Teil aus einem kälteren Wärmereservoir wie der Umgebungsluft oder dem Grundwasser.Die skizzierte Wärmepumpe kann so konstruiert sein, daß die Luft praktisch nicht in den Kontakt mit Schmierstoffen kommt und die Filter bei Verschmutzung einfach gewechselt werden können.heißes Gas + kühles Gas ergibt warmes Gas mit höherem DruckUm in ein Arbeitsvolumen zwei Gasmengen der Massen m₁, m₂ mit den Temperaturen T₁, bzw. T₂ aufzunehmen und bei einer zwischen T₁ und T₂ liegenden Temperatur T₃ bei höherem Druck wieder abgeben zu können, muß im Vergleich zu den in Fig. 1 dargestellten Entropietransformatoren folgendes abgeändert werden:
Durch Ventile müssen die in das Arbeitsvolumen einströmenden Gasmengen entsprechend reguliert werden.Soll das kühlere Gas nur eine geringere Temperaturänderung erfahren, so wird wie vorne beschrieben während dessen Einströmvorgang durch ein weiteres Ventil (vgl. 35) mit einem Ventilator Gas aus dem Arbeitsvolumen gesaugt.Zum Strömungskanal 12 kommt ein weiterer spiegelbildlich zum Regenertor 8 angeordneter Strömungskanal für das aus dem Arbeitsvolumen strömende Gas. An jeden dieser Strömungskanäle grenzen jeweils die Ventile 4 und 35 bzw. entsprechende Ventile an, durch die die Temperaturintervalle für die ausgetauschten Gasmengen über weite Bereiche (vgl. zu Fig. 1b, 1c) variiert werden können.Insgesamt ist dieser Entropietransformator evtl. einfacher aufzubauen, da kein Wärmetauscher (z. B. Autokühler) notwendig ist.Außerdem kann keine plötzliche Dampfentwicklung durch entwichenes Kühlwasser auftreten.Wie vorne bereits beim Gasverdichter gezeigt, kann auch diese Konstruktion so betrieben werden, daß lauwarmes Gas mit höherem Druck durch eine Turbine in das Arbeitsvolumen gepreßt und dadurch die Strömungsrichtung aber nicht der periodische Bewegungsablauf(vgl. Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6) geändert wird und aus dem Arbeitsvolumen heißes und kaltes Gas bei niedrigerem Druck ausströmen. Kombination von Kältemaschine und KraftmaschineSteht heißes Gas und kühles Gas oder Kühlwasser der Temperatur T_k zur Verfügung, so kann Gas durch einen Entropietransformator mit 2 Arbeitsvolumina unter die Kühlwassertemperatur T_k abgekühlt werden.Im Prinzip wird dazu bei einer der vorne beschriebenen Kältemaschinen der angetriebene Ventilator 14 durch eine der vorne beschriebenen Vorrichtungen mit der Wirkung eines Gasverdichters ersetzt, wobei das heiße Gas vom Arbeitsvolumen, welches dem Gasverdichter zugeordnet werden kann, aufgenommen und bei höherem Druck durch das Auslaßventil 4 dieses Arbeitsvolumens in einen Raum des Rohrleitungssystems abgegeben wird, an den ein pufferndes Druckgefäß angeschlossen sein kann und von wo aus das Gas evtl. nach einer vorherigen Abkühlung auf ca. T_k durch das als Einlaßventil wirkende Ventil 4 in das Arbeitsvolumen einströmt, welches der Kältemaschine zugeordnet werden kann.Aus diesem Arbeitsvolumen strömt das unter T_k abgekühlte Gas durch die Ventile 3 und evtl. 35 aus.Für die Abstimmung von Druck- und Temperaturdifferenzen können (wie vorne dargestellt), die periodische Durchströmung der Ventile 35 der beiden Arbeitsvolumina entsprechend eingestellt werden.Laufen in einem Arbeitsvolumen die in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 I dargestellten Bewegungen simultan ab, so kann das puffernde Druckgefäß kleiner dimensioniert werden, oder entfallen.Es ist auch interessant, diese Kombination als Wärmepumpe für Flüssigkeit zu verwenden.Weitere interessante Kombinationen dienen der Erhöhung der Heizzahl auf einen Wert über 1.So wird von einem ersten Arbeitsvolumen wie vorne beschrieben je eine heiße und kalte Gasmenge aufgenommen und als kühle Gasmenge bei höherem Druck wieder abgegeben und aufgenommen von einem zweiten Arbeitsvolumen, das es als warme Gasmenge beim Ausgangsdruck wieder abgibt. Dabei wurde im zweiten Arbeitsvolumen die Flüssigkeit eines Wärmetauschers oder eine zusätzliche Gasmenge abgekühlt.Konstantes ArbeitsvolumenBeschriebene Funktion: Teil eines Gasverdichters (Kraftmaschine). Das in Fig. 8, Fig. 9 oder Fig. 10 dargestellte Arbeitsvolumen eines Entropietransformators, weist z. B. als Teil einer Kraftmaschine im Vergleich zu dem in Fig. 1 oder Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 gezeigten zwei für die Thermodynamik entscheidende Unterschiede auf:
Erstens wird das Arbeitsvolumen in der Größe nicht verändert.Zweitens wirken anstatt des in Fig. 1 dargestellten relativ homogenen Regeneratorsystems 11 in dem Arbeitsvolumen zu Fig. 8, Fig. 9 oder Fig. 10 vier diskrete, starr aufgebaute Regeneratoren 36, 37, 38, 39, an welchen wie an den zwei weiteren Regeneratoren 40 und 41 je vier Rohre befestigt sind die jeweils Teil einer der vier konzentrischen Anordnungen von Rohren 42 des Steuersystems sind. Diese Komponenten 36-41 sowie der Rahmen mit dem als Kühler wirkenden Wärmetauscher 43 sind mit V2A-Abdichtbürsten auf Bronze-Zylinderwandbleche 44 wie auch die Rohre für die Wärmetauscherflüssigkeit 45, 46 so abgedichtet, daß sie im Betriebszustand vom Arbeitsmittel bei minimaler (unter 10%) Verlustströmung zwischen Dichtung und Zylinderwand durchströmt werden.Der periodische Bewegungsablauf dieser Komponenten ist qualitativ in Fig. 9 I oder Fig. 10 I dargestellt mit den Bezeichnungen H: für Hub und t: für Zeit.Die Regeneratoren sind aus einem unteren V2A-Lochblech mit möglichst geringen Metallflächenanteil mit zur Verstärkung aufgeschweißten, parallel zum Lochblech offenen U-Profilen aus V2A in welche mit V2A-Gewebe (Drahtdurchmeser ca. 0,1 mm) umhüllte Metallfasern (Schwerpunkt des Durchmessers bei 40 Mykrometern) eingeschoben sind, die durch ein weiteres Lochblech eingespannt und eingeschlossen sind.Die beiden Lochbleche sind durch eine Drahtwicklung dort zusammengehalten, wo die Lochbleche so verformt worden sind, daß die äußeren Flächen dieser Regenerators trotz der Drahtwicklung keine lokale Erhebung aufwiesen.Am Rand geht das Lochblech in ein Blech ohne Löcher über, wodurch die Dichtungen gehalten und zu den Metallfasern so abgedichtet werden, daß diese durchströmt werden.Ansonsten wird ähnlich wie bei der Kraftmaschine wie zu Fig. 1, Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 durch ein Druckgehäuse 47, Einlaß- 48 und Auslaßventile 49 ein mit Gas als Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingeschlossen. Das Gas kann durch die Einlaßventile aus einem Raum des Rohrleitungssystem der 15 in Fig. 1 entspricht in das Teilvolumen zwischen Zylinderdeckel und dem Regenerator 36 einströmen und aus einem Raum zwischen den Regeneratoren 39 und 40 durch ein Rohr 50 ausströmen, in dem konzentrisch und in fester Verbindung ein Rohr 45 mit der Leitung 46 für die Wärmetauscherflüssigkeit verläuft und das periodisch in eines der das Arbeitsvolumen begrenzenden, nicht periodisch bewegten Rohre 51 mit Bürsten 52 gedichtet einfährt. Aus diesem Rohr 51 kann das Gas durch die Auslaßventile 49 in einen Raum des Gas-Rohrleitungssystems gelangen, der in Fig. 1 13 entspricht.Bei der in Fig. 9 I dargestellten periodischen Bewegung der Elemente 36-41, 43 werden diese Elemente in der Mitte des Arbeitszylinders auf einem feststehenden Rohr in Hubrichtung geführt. An jedem der 6 Regeneratoren 36-40, 41 sind vier an einem nur in Richtung des Flächenschwerpunktes des Regenerators bewegbare Schlitten 53 angebracht an denen von jedem der vier konzentrischen Rohranordnungen 42 ein Rohr mit Bajonettverschluß 54 so befestigt ist, daß die Schlitten 53 auch als Führung für das innenliegende Rohr dienen.Je zwei aneinander anliegende Rohre der Rohranordnungen 42 weisen eine größere Längen- als Hubdifferenz auf (vgl. Fig. 9 I) wobei das Rohr mit kleinerem Durchmesser länger ist.Die an einem Ende mit den Regeneratoren 36-40 durch den Schlitten 53 beweglich verbundenen Rohre sind am anderen Ende über je zwei einander relativ zur Rohrachse gegenüberliegende Halterungen für Lager 55 mit zwei Hebeln 56 verbunden, welche am anderen Ende beweglich verbunden sind mit je zwei pro Rohranordnung 42 bzgl. der Rohrachse gegenüberliegenden Hebel 57 auf denen der Angriffspunkt 58 für die bewegliche Verbindung in mehreren gleichmäßigen Abständen um so weiter von der Rohrachse entfernt ist, je größer der Rohrdurchmesser ist. Das an einem Ende mit dem Regenerator 41 verbundene, in der Rohranordnung 42 ganz innen liegende Rohr ist am anderen Ende über zwei an den Hebeln der anderen Rohre seitlich vorbeigeführten Stangen 59 mit einem kurzen Stück Rohr 60 verbunden, welches auf dem an Regenerator 36 befestigten Rohr gleiten kann und an dem wie oben beschriebenen ebenfalls zwei Hebel der Art 56 beweglich verbunden sind, die am anderen Ende mit der größten Entfernung von der Rohrachse mit den Hebeln 57 verbunden sind.Die gesamte bewegte Struktur von 55-60 wird auch im Betriebszustand von einem Gehäuse 61 so dicht umschlossen, daß möglichst wenig toter Raum bleibt, da innerhalb dieses Gehäuses, das mit dem Arbeitsvolumen verbunden ist, der Druck periodisch geändert wird, d. h. dieses Gehäuse ist Teil des Druckbehälters.Da die durchströmte Fläche der Wärmetauscher bei Verwendung von Autokühlern und dem Platzbedarf für den diese tragenden Rahmen entscheidend kleiner als die Fläche im Arbeitsvolumen senkrecht zum Hub ist, wurde der in Fig. 9 I dargestellte Bewegungsablauf gewählt, wobei in der Zeitperiode a-b-c kein Regenerator an der Wärmetauscherstruktur 43 anliegt und vor allem die Autokühler vom Gas durchströmt werden.In der Zeitperiode e-f-g liegen die Regeneratoren 40 und 41 dicht an der Wärmetauscherstruktur an, deren großvolumige Zwischenräume somit Holz (oder GfK) durchströmbar ausgefüllt sind, daß die Regeneratoren möglichst gleichmäßig durchströmt werden. Dabei muß in der Wärmetauscherstruktur 43 das am Autokühler vorbeiströmende Gas einen entscheidend größeren Strömungswiderstand überwinden, als das durch einen Autokühler strömende, damit die Durchströmung des Autokühlers mit Gas in der Zeitperiode a-b-c bei einem nur geringen Umgehungs-Gas-Strom erfolgt. Beim Regenerator 39 ist der verschiebbare Schlitten 53 mit Schrauben und Distanzrohre (118) welche durch den Schlitten des Regenerators 40 geführt sind, mit dem Rahmen der Wärmetauscher-Struktur 43 in festen Abständen verbunden. Mit diesem Rahmen verbunden sind auch die Rohre 45, innerhalb derer die Leitungen 46 für die Wärmetauscherflüssigkeit angeordnet sind. Diese Rohre werden durch Rohre 62, die auch Teil des Druckgehäuses bilden, und Dichtungen 63 aus dem Arbeitsvolumen geführt und mit einem Rahmen 64 verbunden.Zwei an diesem Rahmen biegesteif befestigte in Hubrichtung verlaufende, bzgl. der Mittelachse des Arbeitsvolumens in Hubrichtung gegenüberliegend angeordnete Rohre 65 werden durch je zwei Gleitbuchsen 66 welche an einem parallel verlaufenden, mit dem Druckgehäuse fest verbundenen Rohr 67 befestigt sind in der Hubrichtung parallel geführt.Zugfedern 68, die zwischen den oberen Enden des fest stehenden Rohres 67 und dem unteren Ende des am bewegten Rahmen 64 befestigten Rohre 65 gespannt sind, kompensieren zum Teil die Gewichtskraft der bewegten Struktur.Am Rahmen 64 sind zwei Pleuel 69 so beweglich befestigt, daß die Lager bzgl. der Mittelachse des Arbeitsvolumens in Hubrichtung gegenüberliegend angeordnet sind.Die anderen Enden dieser Pleuel 69 sind jeweils an Ketten 70 mit einer zu den Kettenbolzen parallelen Lagerachse befestigt.Das an der Kette 70 befestigte Lager wird durch zwei identische Scheiben 71 mit je zwei Bohrungen 72 gebildet, wobei die Scheiben 71 in die Bohrung 73 des Pleuels 69 von beiden Seiten eingreifen, das Pleuel 69 durch ihren Bund 74 umschließen und mit den Bolzen des Kettenschlosses 75 einer dreifach Kette an der zweifach Kette 70 befestigt und in ihr eingegliedert werden.Je eine der Ketten 70 verläuft über zwei einseitig so gelagerte Kettenräder 76, daß die parallelen Lagerachsen, senkrecht zur und mit einer Verschiebungssymmetrie in Hubrichtung angeordnet sind und das Pleuel beim Kettenumlauf nicht anstößt. Am unteren dieser Kettenräder ist auf derselben Achse ein weiteres Kettenrad 77 mit verstellbarem Relativwinkel befestigt, welcher über eine weitere Kette 78 mit einem Kettenrad 79 gekoppelt ist, welches mit einem von zwei einachsig gelagerten zweifach Kettenrädern 80 auf einer Achse mit verstellbarer relativer Phase verbunden ist, über welche eine dreifach Rollenkette 81 so verläuft, daß sie über das Kettenrad in Richtung der Kettenbolzen auf der Seite übersteht, an der keine Achse zum Kettenrad führt.Die Teilkreisradien der Kettenräder 77 und 79, sowie 80 und 76 sind jeweils gleich groß, die Ketten 81 und 70 sind gleich lang.Aus der Rollenkette wird ein Kettenglied mit Rollen entfernt und dafür ein Hebel 82 zwischen zwei aus der Kette stammenden Bleche 83 mit je zwei Löchern zusammen mit einer einfach gebohrten Scheibe 84 durch zwei Kettenschlösser (Steckglieder mit Federverschlüssen) 85 und weiteren Kettengliedern 86 dort eingesetzt, wo aufgrund des Überstandes der Kette kein Kontakt zu den Kettenrädern stattfindet.An einer anderen Stelle der Kette in der selben Spur ist ein weiterer Hebel 87 in derselben Weise an einem Ende drehbar befestigt und so gekröpft, daß das andere Ende auf einem Lager 88 zwischen den auf der selben Achse gelagerten Enden des anderen Hebels 82 und des Pleuels 89 drehbar befestigt ist.Der Abstand der Lager-Achsen der Hebel 87, 32 entspricht dem Teilkreisradius der zweifach Kettenräder 79 Kettenräder) oder 76.Das Pleuel 89 ist am anderen Ende an einem weiteren Rahmen 90 drehbar gelagert befestigt.An dem Rahmen 90 sind vier in Hubrichtung verlaufende Rohre 91 befestigt, welche durch Dichtungen 92 in Rohre eintauchen, die zum Druckgehäuse gehören und an den anderen Enden mit den Schlitten 53 des obersten Regenerators 36 verbunden sind. Die Achsen der bzgl. der Mittelachse des Arbeitsvolumens in Hubrichtung äußeren unteren Kettenrädern 76 sind so lange, daß genügend Raum bleibt, um am anderen gelagerten Ende ein weiteres Kettenrad 94 zu befestigen, das mit einer darüber geführten Kette 95, 96 mit einem Kettenrad 97 verbunden ist, welches auf einer Achse befestigt ist, die Teil des elektrischen Getriebemotors bildet (der mit zusätzlichem Schwungrad auf der Motorachse ausgestattet ist.Damit die oben bemerkte weitgehende Spiegelsymmetrie des Kettenantriebes auch für die Umdrehungsrichtung der Kettenräder gilt, wird eine Kette durch 2 Umlenk- Kettenrollen 98 so geführt, daß die Kettenräder 97 und 94 in die Glieder der Kette 95 von verschiedenen Seifen eingreifen.Um die in Fig. 9 I qualitativ dargestellten Bewegungen bei akzeptablen Beschleunigungen erreichen zu können, müssen die Abstände der Lager der Hebel 82, 87 geeignet gewählt werden, sowie die Ketten entsprechend aufgespannt und durch Einstellen der Phase der Kettenräder 77 und 76 oder 79 und 80, welche auf einer Achse befestigt sind, passend justiert werden. Die gesamte Kettenlagerung weist weitgehend auch bzgl. der Umlaufrichtung eine Spiegelsymmetrie bzgl. der Ebene auf, in der die Mittelachse in Hubrichtung des Arbeitsvolumens und eine parallele zu den Lagerachsen der Kettenräder liegen.Diese Bewegung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zeitperiode a-b-c des Kreisprozesses die Regeneratoren 36-40 weitgehend aneinander anliegen und bei der Bewegung von einem Teil des Gases im Arbeitsvolumen vom Kühler her durchströmt werden.Das Leitungsrohr 46 durchstößt die Befestigung des Rohres 45 am unteren Hubrahmen 90, ist dort gegen das Rohr 45 gedichtet und durch eine Schraube verlaufend in einem dort anstehenden Distanzrohr so befestigt, daß es zur Montage in das Rohr 45 um ca. 10 cm eingeschoben werden kann. So kann der kurze Verbindungsschlauch vom Leitungsrohr zum Auto-Kühler-Stutzen montiert werden. Über jedes der Rohrstücke 45, in denen die Leitungsrohrstücke 46 für die Wärmetauscherflüssigkeit (Wasser mit Frostschutzmittel) verlaufen, ist am Ende im Arbeitsvolumen eine Rohrhülse 99 anliegend darübergeschoben, auf der die Dichtungen 100 des Regenerators 40 gleiten und an der kleine Metallteile 101 mit Löchern in Hubrichtung festgeschweißt sind, durch die es mit dem Luft-Führungsrohr 50 mit festgeschweißten Muttern (120) verschraubt ist.Am gemeinsamen Ende sind das Rohrstück 45 und die Rohrhülse 99 in radialer Richtung mit einem Metallstück (119) verschraubt, an welchem der Rahmen angeschraubt wird, der den Wärmetauscher trägt.Dadurch können die Rohrstucke 45, 46 bei der Montage von außen in das Druckgefäß durch Dichtungen 63 eingeschoben werden.Das periodisch bewegte starre Rohrleitungssystem für die Wärmetauscherflüssigkeit eines Wärmetauschers weist in Durchflußrichtung vor und nach dem Wärmetauscher zwei in Hubrichtung verlaufende Rohre 102, 103 auf, welche jeweils in ein separates stehendes Gefäß 104, 105 mit Wärmetauscherflüssigkeit von oben eintauchen, wobei eine Pumpe 106 die Wärmetauscherflüssigkeit vom Wärmetauscher im Arbeitsvolumen in das Gefäß 105 pumpt, von wo aus sie nach Wärmeabgabe in einem weiteren ruhenden (z. B. durch Grundwasser) gekühlten Wärmetauscher in das andere Gefäß 104 fließen.Der Flüssigkeitsspiegel dieser Gefäße mit Öffnung sollte, anders als in Fig. 8 dargestellt, unterhalb des Arbeitsvolumens liegen, so daß bei einem Leck oder Loch im Flüssigkeitskreislauf keine größere Ansammlung von Flüssigkeit im Arbeitsvolumen stattfindet, was zu einer gefährlichen plötzlichen Dampfentwicklung führen könnte, sondern durch den Unterdruck Gas in das Wärmetauscherflüssigkeitsleitungssystem eingesaugt und so das Rohrleitungssystem entleert wird.Um diese Entieerung vollständig erreichen zu können, ist in das Rohr 102 vom Gefäß 104 aus ein dünner Schlauch (Gartenschlauch) bis zur tiefsten Stelle des Wärmetauschers im Arbeitsvolumen eingeschoben.Die Wärmeausdehnung des Materials wird bei der angestrebten Größenordnung (100 Liter Arbeitsvolumen) der Maschine zum Problem. Dem wird dadurch begegnet, daß das Druckgefäß 47 selbst weitgehend auf Umgebungstemperatur bleibt und gegen den heißen Innenraum (z. B. mit Glasschaum 107) raumfüllend isoliert ist.Die Zylinderwand 44 in Hubrichtung wird dann aus zwei Schichten von versetzt angeordneten Blechstreifen der Breite 20-30 cm gebildet, wobei die ca. 3-5 mm breiten Fugen in Hubrichtung verlaufen. Die weitgehend senkrecht zur Hubrichtung angeordneten Flächen des Druckgehäuses sind ebenfalls z. B. mit Glasschaum 107 weitgehend gegen den Innenraum raumfüllend isoliert, welcher durch ein verstärktes ebenes Blech gehalten wird. An den Durchstößen z. B. der Elemente des Steuersystems muß dieses Blech in Richtung seines Flächenschwerpunktes großzügig ausgespart werden und am Rand einen entsprechenden Abstand zu Angrenzendem aufweisen.Die Ventile 48 und/oder 49 werden über einen Bowdenzug oder ein Gestänge durch einen Hebel geöffnet oder offengehalten, der mit einer Rolle auf Steuerplättchen gedrückt wird, die an den Kettenglieder der Ketten 70 oder 81 befestigt sind.Um diese Ventile auch bei größerer Druckdifferenz und Unterdruck im Arbeitsvolumen öffnen zu können, wird ein dazu paralleles Ventil mit deutlich kleinerer Querschnittsfläche zur Druckdifferenzabsenkung vorher durch dieselbe Ansteuerung geöffnet.In dem Teilvolumen, welches vom Arbeitsvolumen nur durch den Regenerator 41 abgegrenzt wird, werden vom Gas zu durchströmende, senkrecht zur Hubrichtung angeordnete Gitterebenen 108 durch das Steuersystem wie in Fig. 9 I charakterisiert, so bewegt, daß sie zu diesem Regenerator 41 oder der benachbarten, bereits bewegten Gitterebene entweder einen bestimmten Abstand (z. B. 20% des Gesamthubs) einhalten oder möglichst nah an der Begrenzungsfläche des Druckgefäßes verbleiben. Für den Antrieb der Gitterebenen 109 in dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens, welches nur durch den Regenerator 36 abgegrenzt wird gilt weitgehend das selbe. Bei diesem periodischem Bewegungsablauf werden diese Gitterebenen im Betriebszustand weitgehend nur von Gas mit konstanter Temperatur durchströmt und es wird die Ausbildung von Wirbelströmungen stark behindert, durch welche es zu einer Vermischung von Gasmengen mit den maxmalen Temperaturunterschieden in diesen Teilvolumen kommen kann.Antrieb: Vgl. Patentanspruch 99, 100.Das in Fig. 8 dargestellte Arbeitsvolumen wird wie das Arbeitsvolumen in Fig. 1 an ein Rohrleitungssystem angeschlossen und in das umgebende System integriert.Beim Regenerator 39 ist der verschiebbare Schlitten 53 mit Schrauben und Distanzrohre 118 welche durch den Schlitten des Regenerators 40 geführt sind, mit dem Rahmen der Wärmetauscher-Struktur 43 in festen Abständen verbunden.Am gemeinsamen Ende sind das Rohrstuck 45 und die Rohrhülse 99 in radialer Richtung mit einem Metallstück 119 verschraubt, an welchem der Rahmen angeschraubt wird, der den Wärmetauscher trägt.Über jedes der Rohrstücke 45, in denen die Leitungsrohrstücke 46 für die Wärmetauscherflüssigkeit (Wasser mit Frostschutzmittel) verlaufen, ist am Ende im Arbeitsvolumen eine Rohrhülse 99 anliegend darübergeschoben, auf der die Dichtungen 100 des Regenerators 40 gleiten und an der kleine Metallteile 101 mit Löchern in Hubrichtung festgeschweißt sind, durch die es mit dem Luft-Führungsrohr 50 mit festgeschweißten Muttern 120 verschraubt ist. Kreisprozeß des Gases im in Fig. 8 dargestellten konstanten ArbeitsvolumenDie grundsätzlichen Überlegungen, welche zur in Fig. 1 oder 3 charakterisierten u. a. als Gasverdichter eingesetzte Anlage angestellt wurden, gelten auch für diese in Fig. 8 oder Fig. 9 charakterisierte mit der Wirkung als Gasverdichter eingesetzte Anlage.So kann auch hierzu davon ausgegangen werden, daß die Regeneratoren 36-40 im Gleichgewichts-Betriebszustand ein Temperaturprofil aufweisen, dessen mittlere Temperatur T_mg bedeutend über der Temperatur T_k des Kühlers liegt.Der qualitative zeitliche Verlauf der mittleren Temperatur im Arbeitsvolumen T_m(t) ergibt sich daraus direkt und ist in Fig. 9 II qualitativ dargestellt.Die Ein- und Auslaßventile sollen wie in Fig. 1 gezeigt mit den umgebenden Systemen verbunden sein, d. h. aufgrund des Reserveraums 17 entspricht der Druck P₀ in dem Teil des Rohrleitungssystems vor den Einlaßventilen 48 atmosphärischem Druck. Die Turbine 14 in Fig. 1 soll so arbeiten, daß durch das Zusammenwirken mit einem vorgeschalteten Ausgleichsdruckgefäß im Raum des Rohrleitungssystems angrenzend an das Auslaßventil 13 der Druck P₁ nur gering relativ zur Druckdifferenz P₁-P₀ verändert wird.Die Ventile 49 und 48 werden durch den (Strömungs-)Druck des Gases geöffnet und/oder geschlossen.Im Gleichgewichts- Betriebszustand hat das Gas im Arbeitsvolumen seine niedrigste mittlere Temperatur T_m(t) vgl. Fig. 9 I zum Zeitpunkt a erreicht.Direkt danach wird das Einlaßventil geschlossen durch den Strömungsdruck von aus dem Arbeitsvolumen infolge der Anhebung der mittleren Gastemperatur T_m im Arbeitsvolumen strömendem Gas.Solange der Druck im Arbeitsvolumen kleiner als der Druck P₁ auf der anderen Seite der (des) Auslaßventils 49 bleibt, ist auch dieses geschlossen.Mit der Erhöhung der mittleren Gastemperatur T_m(t) im Arbeitsvolumen steigt infolge dessen der Druck in der Zeitperiode a-b-c von P₀ auf P₁:
Dabei wird vom verdichteten Gas Wärmeenergie an den Kühler abgegeben. Zum Zeitpunkt e hat das Gas im Arbeitsvolumen die höchste mittlere Temperatur T_m(t) erreicht.Bei der anschließenden Absenkung von T_m(t) in der Zeitperiode e-f-g wird das Auslaßventil durch den gegenüber P₁ abgesenkten Druck im Arbeitsvolumen wieder geschlossen. Der Druck im Arbeitsvolumen ist für eine Öffnung der Einlaßventile noch zu groß, so daß die Absenkung von T_m(t) zu einer Verringerung des Drucks P(t) im Arbeitsvolumen führt. Dabei wird von den Regeneratoren 37-40 Wärmeenergie abgenommen, (vgl. Q_efg) da das durchströmende Gas zwischen zwei Regeneratoren wieder expandiert wird.Bei einer weiteren Erhöhung von T_m(t) in der Zeitperiode c-d-e wird das Auslaßventil durch den etwas höheren Druck im Arbeitsvolumen geöffnet und es strömt eine Gasmenge der Masse m_A aus. Zum Zeitpunkt e ist die maximale mittlere Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen erreicht.In der anschließenden Zeitperiode e-f-g ist die Masse des Gases im Arbeitsvolumen kleiner als in der Zeitperiode a-b-c.Die Druckdifferenz von P₁-P₀ wird bereits nach einer geringeren Absenkung von T_m(t) erreicht.Bei der weiteren Absenkung von T_m(t) wird bei konstantem Druck P₀ die Gasmenge der Masse m_A vom Arbeitsvolumen durch das Einlaßventil aufgenommen, bis zum Zeitpunkt j = a wieder der kleinste Wert für T_m(t) erreicht ist.Die eingeströmte Gasmenge wird durch die Abgabe von Wärmeenergie an die Regeneratoren 36-40, sowie bei der Durchmischung mit kühlerem Gas abgekühlt.Allgemein gilt: Einem durch die in Anspruch 1 charakterisierten Komponenten vom Arbeitsvolumen abgeteilten Teilvolumen wird bei einer vollen Periode Wärmeenergie entzogen, wenn es während der Zeitperiode des Druckanstiegs im Schnitt (deutlich) kleiner ist, als während dem der Druckabsenkung.Werden bei dieser Maschine im Betriebszustand des Gleichgewichts plötzlich alle Ventile geschlossen, so läuft ein Prozeß ab, der dem einer Vuilleumier-Wärmepumpe sehr nahekommt. In diesem Fall wird Wärmeenergie aus den Teilvolumina des Arbeitsvolumens zwischen den Regeneratoren 36-40 entnommen und teilweise an den Kühler abgegeben.Durch diesen Teil-Kreisprozeß wird ein zweiter Teil-Kreisprozeß angetrieben, der aus dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens, das nur durch Regenerator 41 abgegrenzt wird in das Teilvolumen gepumpt, welches nur durch den Regenerator 36 vom Arbeitsvolumen abgegrenzt wird.Daß dieser Prozeß nicht ungewollt durch ein klemmendes Ventil in Gang gebracht wird und es zu Zerstörungen durch Überhitzung kommt, kann durch ein von der Temperatur des gefährdeten Teilvolumens gesteuertes Ventil verhindert werden, welches im Notfall einen konstanten Druck im Arbeitsvolumen bewirkt. Wenn das Auslaßventil durch eine entsprechend niedere Wahl des Druckes P₁ bereits einen kleinen Bruchteil der Zeitperiode a-b-c nach dem Zeitpunkt a, an dem im Arbeitsvolumen die niedrigste mittlere Gastemperatur herrscht, geöffnet wird, so wird bei diesem Kreisprozeß vor allem dann der Druck im Arbeitsvolumen erhöht, wenn das nur durch Regenerator 41 abgegrenzte und das an den Kühler angrenzende Teilvolumen weitgehend die maximale und das nur durch Regenerator 36 abgegrenzte Teilvolumen und die Teilvolumina zwischen zwei Regeneratoren weitgehend ihre minimale Größe aufweisen.Während der Absenkung des Druckes im Arbeitsvolumen herrscht das andere extreme Größenverhältnis.Dadurch wird die Wärmeenergie bzgl. dieser Teilvolumina durch diesen gesamten Kreisprozeß in der anderen Richtung umgesetzt, als bei geschlossenen Ventilen (vgl. oben).Zwischen diesen beiden Extremen kann der Druck P₁ so gewählt werden, daß dem nur durch den Regenerator 36 abgegrenzten Teilvolumen des Arbeitsvolumens durch den Kreisprozeß im Schnitt pro Periode keine Wärmeenergie entnommen oder zugeführt wird. Die Wärmeenergie, welche dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens, das nur durch den Regenerator 41 abgegrenzt wird, durch Irreversibilitäten wie Shuttle-Effekt, Wärmeleitung und den ungünstigen Wirkungsgrad des Regenerators zugeführt wird, wird bei diesem Druck P₁ durch den in Fig. 9 I dargestellten speziellen Bewegungsablauf des Regenerators 41 wieder entzogen und dem Kühler zugeführt.Der in Fig. 10 charakterisierte Bewegungsablauf hat den Vorteil, daß die Strömungskanäle für den Gasaustausch nur in geringerem Maße durch die bewegten Regeneratoren abgedeckt oder besser ausgebildet sind.Im Gegensatz zu den Darstellungen in Fig. 8 muß dazu der untere Hubrahmen 90 mit dem untersten Regenerator 41 verbunden sein.Auch für diesen Bewegungsablauf im Arbeitsvolumen kann der Druck P₁ so eingestellt werden, daß für die entsprechenden Teilvolumen eine analoge Wärmeenergiebilanz ergibt.Den Teilvolumina des Arbeitsvolumens zwischen je zwei der Regeneratoren 36-40 wird dadurch Wärmeenergie abgenommen, daß das durchströmende Gas in der Zeitperiode e-f-g zwischen zwei Regeneratoren weiter expandiert wird.Diesen Teilvolumina wird während einer Periode dadurch Wärmeenergie zugeführt, daß aufgrund der heiß durch das Einlaßventil 48 in das Arbeitsvolumen aufgenommene und kühler durch die Auslaßventile 49 abgegebene Gasmenge der Masse m_A die Regeneratoren 36-39 bei einer Durchströmung von der heißesten Seite mit einer um diese Gasmenge der Masse m_A größeren Gasmenge durchströmt werden, als von der kühleren Seite.Dabei bildet sich auf der kühleren Seite eines dieser homogen angenommenen Regeneratoren ein Temperaturprofil mit größerem Gradienten in Durchflußrichtung aus.Bei der angenommenen gleichmäßigen Güte der Regeneratoren wird einem der oben definierten Teilvolumina durch die periodische Durchströmung mehr Wärmeenergie zugeführt als entnommen.Die bei der Abkühlung der in das Arbeitsvolumen periodisch heiß einströmenden und kühler wieder ausströmenden Gasmenge der Masse m_A abgegebene Wärmeenergie wird teilweise aufgenommen durch die zwischen den Teilvolumina parallel ablaufenden Kreisprozesse mit weitgehend isothermer Wärmeenergieaufnahme und Abgabe.Dadurch bildet sich im Arbeitsvolumen wie vorne zu Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 allgemein dargestellt, ein linearer Temperaturverlauf aus.Dadurch weisen die Durchschnittstemperaturen von angrenzenden Teilvolumina des Arbeitsvolumens zwischen je zwei ? der Regeneratoren 36-40 bei gleicher Größe und zeitlicher Größenordnung die selbe Differenz auf wie vorne zu Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 allgemein dargestellt.Die Arbeit, die dabei maximal verrichtet werden kann, verringert sich gegenüber der Exergie (T_u = T_k) um W_ wie zur Fig. 3 erläutert.Durch W_ werden zum Teil die Verluste an den Regeneratoren 36-39 verringert.Durch die Irreversibilitäten wie Wärmeleitung oder die Verluste der Regeneratoren wird nur ein kleineres Druckverhältnis P₁/P₂ erreicht und die Gasmenge m_A muß vor allem bei einer wie in Fig. 8 aufgebauten Vorrichtung mit einer Temperatur in das Arbeitsvolumen eintreten, die größer als T₁ ist. Eines der Ventile 49 in Fig. 8 kann wie das Ventil 35 in Fig. 1 eingesetzt werden, um beim selben Verhältnis der Drücke P₁/P₀ die beschriebenen Veränderungen der Temperaturdifferenzen bei Abkühlung oder Erwärmung eines Anteils des ausgetauschten Gases zu erreichen.Bemerkung:
Es ist ein Ventilator zum Ansaugen von Heißluft nicht unbedingt notwendig, da in das Arbeitsvolumen heiße Luft angesaugt wird, sobald der Regenerator in Bewegung ist. Solange sich der Regenerator 40 vom Einlaßventil 48 entfernt, wird heiße Luft angesaugt, kalte ausgeblasen und die Regeneratoren 36-39 erwärmt. Dabei wirkt der Strömungswiderstand des Regenerators. Wenn sich der Regenerator 40 auf die Einlaßventile zubewegt, so bleiben die Ventile geschlossen.Mit dem Anstieg der mittleren Temperatur im Arbeitsvolumen erfolgt dann der Übergang in den vorne und in Fig. 9 dargestellten periodischen Betriebszustand.Um die beschriebene Anordnung als Gasverdichter arbeiten zu lassen, genügt es, die Regeneratoren mit einem Elektromotor zu den Fig. 9 entsprechenden periodischen Bewegungen anzutreiben.Abkühlung des Gases über eine größere Temperaturdifferenz T₁-T₂Sollen in der in Fig. 8 dargestellten Anlage größere Temperaturunterschiede des vom Arbeitsvolumen aufgenommenen und abgegebenen Gases erreicht werden, so wird dies dadurch erreicht, daß in der Zeitperiode g-h-a eine Gasmenge der Masse m_H durch eines der Ventile 49, welches wie das Ventil 35 in Fig. 1 eingesetzt wird, zwischen die Regeneratoren 39 und 40 aus dem Teil des Rohrleitungssystems 15 einströmt.Bei unverändertem T₁, T₂, P₀ kann P₁ so gewählt werden, daß die insgesamt eingesaugte Gasmenge konstant bleibt, d. h. durch diese Maßnahme verringert sich die Masse m_A des Gases, das heiß eingesaugt und bei niedrigerer Temperatur und höherem Druck ausgepreßt wird, um m_H.Dadurch wird mit den Regeneratoren 36 bis 39 während einer Periode weniger Wärmeenergie ausgetauscht.Im Betriebszustand des Gleichgewichts muß das Druckverhältnis P₁/P₀ kleiner sein.Bei unverändertem T₁, P₁, P₀ wird den Regeneratoren 36 bis 39 nur dann während einer Periode dieselbe Wärmeenergiemenge zugeführt, wenn die ausgetauschte Gasmenge stärker abgekühlt wird.So kann bei gleichem Druckverhältnis P₁/P₀ eine größere Temperaturdifferenz T₁-T₂ erreicht werden.Bei konstantem Druckverhältnis P₁/P₀ kann die Temperatur T₂ durch eine einfache Thermostat-Steuerung für das dem Einlaßventil 35 in Fig. 1 entsprechenden Ventil 49 relativ einfach stabilisiert werden. Das Einlaßventil 35 wird dabei nur dann geöffnet, wenn das Gas bei 15 die festgelegte Temperatur (gerade) überschreitet.Evtl. genügt es auch, den Strömungswiderstand im Bereich des Einlaßventils bei zunehmender Temperatur des Gases bei 15 kleiner werden zu lassen. Z.B. durch eine durch ein Bi-Metall gesteuerte Klappe welche den Querschnitt für die Strömung ändert.Abkühlung des Gases über eine kleinere Temperaturdifferenz T₁-T₂Sollen in der in Fig. 8 dargestellten Anlage bei der Abkühlung des ausgetauschten Gases um eine bestimmte Temperaturdifferenz ein größeres Druckverhältnis P₁/P₀ erreicht werden, so wird in der Zeitperiode g-h-a die Gasmenge der Masse m_B durch das (angesteuerte) Ventil 49, das in Fig. 1 dem Auslaßventil 35 entspricht, aus dem Teilvolumen zwischen Regenerator 39 und 40 mit einem Ventilator gesaugt, der im Idealfall durch verstellbare Elemente nur in dieser Zeitperiode die dazu notwendige relativ zu P₁-P₀ kleine Druckdifferenz zu P₀ aufbringt und diese Gasmenge dem Raum 15 des Rohrleitungssystems zugeführt wird.Vier Arbeitsvolumen arbeiten 90° phasenverschoben, d. h. ein spezieller Ventilator kann gleichmäßig durchlaufen, nur die Auslaßventile 35 müssen mit etwas Kraft- und Energieaufwand gesteuert werden.Bei unverändertem T₁, T₂, P₀ wird dadurch die ausgetauschte und abgekühlte Gasmenge m_A um m_B vergrößert und den Regeneratoren 36 bis 39 wird während dieser Zeitperiode eine größere Menge an Wärmeenergie zugeführt.Diese größere Wärmeenergie wird den Regeneratoren 36 bis 39 in der Zeitperiode e-f-g während der effektiv isothermen Expansion des Gases von P₁ auf P₀ wieder teilweise entzogen, wobei ein größeres Druckverhältnis P₁/P₀ erreicht werden kann und so insgesamt pro Periode mehr Energie umgesetzt wird, wobei die an den Regeneratoren 36 bis 41 insgesamt ausgetauschte Wärmeenergie wie auch die damit zusammenhängenden thermischen Verluste in einem weit geringerem Verhältnis erhöht werden.Insgesamt wird dadurch ein besserer Wirkungsgrad erreicht.Wenn der Massenstrom durch den verstellbaren Ventilator in 3 Stufen (aus, mittel, groß) eingestellt werden kann und die Stufe groß immer beim Unterschreiten einer bestimmten Temperatur durch einen Thermostaten eingeschaltet wird, so kann die Temperatur T₂ dadurch mit relativ geringem Aufwand ausreichend bei einem Wert stabilisiert werden.Bemerkung:
Es ist ein Ventilator zum Ansaugen von Heißluft nicht unbedingt notwendig, um die beschriebene Anordnung als Gasverdichter arbeiten zu lassen, da in das Arbeitsvolumen periodisch heiße Luft angesaugt wird, sobald die Regeneratoren in Bewegung sind.Solange sich der Regenerator 39 vom Einlaßventil 48 entfernt, wird heiße Luft angesaugt, kalte ausgeblasen und die Regeneratoren 36 bis 39 erwärmt. Dabei wirkt der Strömungswiderstand des Regenerators.Wenn sich der Regenerator 39 auf die Einlaßventile zubewegt, so bleiben die Ventile geschlossen. Mit dem Anstieg der mittleren Temperatur im Arbeitsvolumen erfolgt dann der Übergang in den vorne und in Fig. 9 dargestellten periodischen Betriebszustand.Um die beschriebene Anordnung als Gasverdichter arbeiten zu lassen, genügt es, die Regeneratoren 36 bis 39 mit einem Elektromotor zu den Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 entsprechenden periodischen Bewegungen anzutreiben.Anwendung als KältemaschineDie vorne beschriebene als Kraftmaschine wirkende Anlage mit dem in Fig. 8 dargestellte Arbeitsvolumen kann nach wenigen Änderungen auch als Kältemaschine betrieben werden, welche eine Gasmenge über ein großes Temperaturintervall abkühlt.Dazu muß der dann angetriebene Ventilator (Turbine) 14 das Gas aus dem Teil des Rohrleitungssystems 15 mit dem Druck P₀ in den Teil 13 mit P₁ drücken. Der in Fig. 9 I oder Fig. 10 I qualitativ dargestellte Bewegungsablauf wird in der umgekehrten zeitlichen Reihenfolge durchlaufen. Das Auslaßventil 49 wird zu einem Einlaßventil indem es bei unveränderter Anschlagsrichtung in der Zeitperiode a-h-g durch das Steuersystem gegen den Strömungsdruck offengehalten wird.In dieser Zeitperiode a-h-g werden die Teilvolumina zwischen diesen Regeneratoren vergrößert und so die mittlere Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen ausgehend vom maxinialen Wert abgesenkt.Das dann mit dem Druck P₁ einströmende Gas gibt bei der Abkühlung Wärmeenergie an die Regeneratoren 36 bis 39 ab.Diesen Regeneratoren wird während der anschließenden Zeitperiode g-f-e durch die Expansion des Gases zwischen je zwei Regeneratoren (vgl. vorne: Kraftmaschinen) Wärmeenergie entzogen.Die Absenkung des Druckes im Arbeitsvolumen erfolgt bei geschlossenen Ventilen aufgrund der Absenkung der mittleren Temperatur des Gases auf den minimalen Wert durch eine Verschiebung bei konstanten relativen Abständen der Regeneratoren 36 bis 41.Wie vorne bei der Beschreibung der Kraftmaschine gezeigt, wird auch bei der Kältemaschine durch das Zusammenwirken der Teilprozesse in den Zeitperioden a-h-g und g-f-e ein in Hubrichtung lineares gestuftes Temperaturfeld T(r) in den Regeneratoren 36 bis 39 ausgebildet, deren mittlere Temperatur T_m bei der Kältemaschine unter der Kühlertemperatur T_k liegt.Die zeitliche Entwicklung von T_m(t) entspricht bei Umkehr des zeitlichen Ablaufes und der Ersetzung von max. 50290 00070 552 001000280000000200012000285915017900040 0002019742677 00004 50171T_m(t) durch min. T_m(t) der qualitativen Darstellung in Fig. 9 II.Die mittlere Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen wird beim Zusammenschieben der Regeneratoren 36 bis 39 in der darauffolgenden Zeitperiode e-d-c vergrößert.Das Einlaßventil 48 der Kraftmaschine in Fig. 8 wirkt bei der Kältemaschine als Auslaßventil, wenn es bei unveränderter Anschlagsrichtung in dieser Zeitperiode e-d-c durch das Steuersystem gegen den Strömungsdruck offengehalten wird und Gas unter anderem aufgrund der Erhöhung der mittleren Temperatur im konstanten Arbeitsvolumen bei konstantem Druck Po in den Teil des Rohrleitungssystem 15 ausströmt. Bevor dieses Gas erneut durch den Ventilator (Turbine) verdichtet wird, nimmt es im Wärmetauscher 18 die von der Abkühlung des anderen Gasstromes stammende Wärmeenergie auf.Wenn das abzukühlende Gas direkt bei 15 in das Rohrleitungssystem der Kältemaschine (vgl. Fig. 1) eingebracht und bei 15 wieder entnommen wird, so können die Verluste und der konstruktive Aufwand des Wärmetauscher 18 entfallen.In der anschließenden Zeitperiode c-b-a wird die mittlere Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen durch die Verschiebung der Regeneratoren 36 bis 39 auf den maximalen Wert erhöht, was aufgrund der geschlossenen Ventile zu einer Druckerhöhung und der Schließung des Kreisprozesses führt.Dem Teilvolumen des Arbeitsvolumen, das nur durch den Regenerator 36 abgeteilt ist, wird dadurch (zusätzlich) Wärmeenergie entnommen, daß das Ventil 48 oder ein dazu parallel wirkendes Ventil mit kleinerer Querschnittsfläche bereits geöffnet wird, bevor der Druckunterschied völlig ausgeglichen ist.Analog wird dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens, das nur durch Regenerator 41 abgegrenzt wird, dadurch Wärmeenergie zugeführt, daß ein zu einem der Ventile 49 parallel wirkendes Ventil bereits geöffnet wird, bevor der Druckunterschied völlig ausgeglichen ist.Abkühlung des Gases über eine größere Temperaturdifferenz T₁-T₂Wie beim Einsatz als Kraftmaschine kann bei der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ein größerer Temperaturunterschied der vom Arbeitsvolumen aufgenommenen und abgegebenen Gasmenge der Masse m_A erreicht werden, wenn in der Zeitperiode e-d-c eine Gasmenge der Masse im durch das in diesem Fall bei relativ zu Fig. 8 geändertem Anschlag als Auslaßventil wie Ventil 35 in Fig. 1 wirkendes Ventil 49 in den Raum 15 ausströmt, welches in dieser Zeitperiode e-d-c durch das Steuersystem gegen den Strömungsdruck offengehalten wird.Bei unveränderten T₁, P₁, P₀ wird den Regeneratoren 36 bis 39 während einer Periode nur dann eine gleich große Wärmeenergie zugeführt, wenn das Gas stärker abgekühlt wird.So kann bei gleichem Druckverhältnis P₁/P₀ eine größere Temperaturdifferenz T₁-T₂ erreicht werden.Bei konstantem Druckverhältnis P₁/P₀ kann die Temperatur T₂ durch eine einfache Thermostat-Steuerung stabilisiert werden.Das dem in Fig. 1 Ventil 35 entsprechende Auslaßventil 49 wird dabei nur dann geöffnet, wenn das Gas bei 15 die festgelegte Temperatur (gerade) überschreitet.Abkühlung des Gases um eine kleinere Temperaturdifferenz T₁-T₂Die in Fig. 1 dargestellte mit Wirkung eines Gasverdichters beschriebene Anlage, kann, wie bereits vorne mit Bezug zu Fig. 1 dargestellt auch als Kältemaschine betrieben werden, wenn das Arbeitsvolumen und Teile des Steuersystems gegen die in Fig. 8 dargestellte Anordnung ausgetauscht wird. Soll wie bei der Kraftmaschine auch bei der Kältemaschine für eine geringere Abkühlung mit einer bestimmten Druckdifferenz P₁-P₀ gearbeitet werden, so kann dies erreicht werden, wenn in der Zeitperiode e-d-c die Gasmenge der Masse m_B durch ein weiteres (angesteuertes), dem Einlaßventil 35 entsprechendes Ventil 49 zwischen die Regeneratoren 39 und 40 mit einem Ventilator aus dem Raum 15 eingeblasen wird.Den Regeneratoren 36 bis 39 wird dadurch im Betriebszustand im Vergleich zum Betrieb ohne das Ventil 35 entsprechende Ventil 49 eine größere Wärmeenergie zugeführt und bei der isothermen Expansion in der Zeitperiode e-f-g durch eine Expansion mit größerem Druckverhältnis P₁/P₀ entsprechend mehr Wärmeenergie wieder entzogen.Die Vorteile dieser Maßnahmen oder die Regelung der Temperatur T₂ sind weitgehend analog wie bei der Kraftmaschine zu Fig. 1.WärmepumpeDie vorne mit der Wirkung von Kältemaschinen beschriebenen Anlagen in denen das in Fig. 8 dargestellte Arbeitsvolumen integriert ist, wirken als Wärmepumpe, wenn das Steuersystem die Regeneratoren 36 bis 41 mit unverändertem periodischem Bewegungsablauf antreibt und die Arbeitsrichtung der Turbine 14 erhalten bleibt aber die Druckerhöhung aufgrund einer Öffnung eines Ventils, durch das Gas einströmt, mit der Druckabsenkung aufgrund einer Öffnung eines Ventils, durch das Gas ausströmt, vertauscht wird.Dadurch wird das nur durch den Regenerator 36 abgegrenzte Teilvolumen des Arbeitsvolumens erwärmt und das nur durch den Regenerator 41 abgegrenzte Teilvolumen des Arbeitsvolumens wird abgekühlt.Verglichen mit der vorne beschriebenen Kältemaschine wird der zeitliche Ablauf der mittleren Temperatur T_m(t) und des Druckes P(t) gegen den Hub H(t) um eine halbe Periode verschoben.Der Kreisprozeß beim Einsatz als WärmepumpeIn der Zeitperiode g-f-e wird der Druck des Gases im Arbeitsvolumen aufgrund des Anstiegs der mittleren Temperatur des Gases bei geschlossenen Ventilen durch die Verschiebung der Regeneratoren 36-41 auf den maximalen Wert erhöht.Aufgrund der adiabatischen Kompression des durch die Teilvolumina zwischen je zwei der Regeneratoren 36 bis 39 strömenden Gases wird diesen Regeneratoren Wärmeenergie zugeführt.Beim Zusammenschieben der Regeneratoren 36 bis 39 in der Zeitperiode e-d-c wird durch das offengehaltene Ventil 49 von der Turbine Gas der Temperatur T_H von dem Arbeitsvolumen bei dem Druck P₁ aufgenommen, da die mittlere Temperatur abgesenkt wird.In der Zeitperiode c-b-a wird der Druck des Gases im Arbeitsvolumen bei geschlossenen Ventilen aufgrund der Absenkung der mittleren Temperatur des Gases auf den minimalen Wert durch die Verschiebung der Regeneratoren 36-41 von P₁ auf P₀ erniedrigt.Das Gas im Teilvolumen das an den Kühler angrenzt wird adiabatiasch expandiert und dabei abgekühlt. In der Zeitperiode c-b-a wird die mittlere Temperatur im Arbeitsvolumen mit der Verschiebung bei konstantem Abstand zwischen den Regeneratoren 36 bis 39 erhöht, das abgekühlte Gas strömt durch den Wärmetauscher und entnimmt Wärmeenergie bei der Temperatur T_k und bei P₀ wird durch das Ventil 48 Gas der Temperatur T₁ in der Zeitperiode a-h-g abgegeben, da die mittlere Temperatur T_mg(t) des Gases im Arbeitsvolumen erhöht wird.Wenn dazu simultan durch das wie das Ventil 35 in Fig. 1 wirkende Ventil 49 Gas mit ca. der Temperatur T_H von einem Ventilator aus dem Raum 15 in das Teilvolumen zwischen Regenerator 39 und 40 geschoben wird, so wird die Differenz der Temperaturen T_H-T₁ bei gleichem Druckverhältnis P₁/P₀ verkleinert.Diese Änderungsmaßnahme führt wie bei der Kraftmaschine bei thermischen Verlusten in etwa der selben Größe zu einer größeren Umsetzung von mechanischer Energie (vgl. Fig. 1), Wenn in der Zeitperiode a-h-g durch das über die Gastemperatur bei 15 gesteuerte Ventil 49, welches Ventil 35 entspricht, Gas aus dem Arbeitsvolumen in den Raum 15 des Rohrleitungssystems gelangt, so wird dadurch eine größere Temperaturdifferenz des ausgetauschten Gases erreicht (vgl. Fig. 1 entsprechende Kälte oder Kraftmaschine).Mit dieser Wärmepumpe kann Frischluft gefiltert und erwärmt werden. Die Regeneratoren im Arbeitsvolumen wirken als Filter und können bei Verschmutzung leicht ausgetauscht werden.Die der Frischluft zugeführte Wärmeenergie stammt zum Teil aus einem kälteren Wärmereservoir wie der Umgebungsluft oder dem Grundwasser.Die skizzierte Wärmepumpe kann so konstruiert sein, daß die Luft praktisch nicht in den Kontakt mit Schmierstoffen kommt und die Filter bei Verschmutzung einfach gewechselt werden können.Um ein größeres Druckverhältnis P₁/P₂ erreichen zu können, wird das Gas aus dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens zwischen Regenerator 36 und 37 entnommen.Die dazu notwendige Konstruktion ist vergleichbar mit der für den Gasaustausch in das oder aus dem Teilvolumen zwischen den Regeneratoren 39 und 40.Es wird in ähnlicher Weise ein Rohr 205 zur Luftführung vgl. 50 eingesetzt, das am Regenerator 36 befestigt und gegen das Druckgehäuse gleitend gedichtet in ein damit verbundenes Rohr 206 (vgl. 51) eintaucht, aus dem die Luft durch Ventile ausgetauscht wird.Wasser im DruckgefäßDer Aufwand für ein Druckgehäuse mit den vielen Dichtungen kann im Vergleich zur Darstellung in Fig. 8 erheblich auf einen Quader oder Zylinder mit wenigen Öffnungen reduziert werden, wenn das Rohrbündel 42 anstatt in einen separaten Raum 61 des Druckgefäßes in die andere Richtung in einen Raum führen, der nur durch die Wärmetauscherstruktur des Kühlers 43 begrenzt wird.Dazu müssen die Durchmesser der Rohre in der umgekehrten Reihenfolge den Regeneratoren zugeordnet werden.Diese Rohre werden durch eine Hebelkonstruktion wie 57, 58 miteinander beweglich verbunden.Der Regenerator 41 entfällt, das Ventil 48 bleibt unverändert.Das Luftführungsrohr 50 weist ebenfalls in die andere Richtung und taucht gleitend gedichtet in ein zu 51 entsprechendes Rohr ein, das mit dem Druckgefäß gedichtet verbunden ist, wobei das 49 entsprechende Auslaßventil am Druckgefäß angebracht werden kann.An jedem von vier Rohren, die jeweils an einem von zwei verschiedenen Regeneratoren befestigt sind (ideal: die zeitweise möglichst weit voneinander entfernt sind) sind jeweils zwei gespannte Gurte befestigt, von denen einer beim Drehen einer aus dem Druckgefäß gedichtet hinausgeführten Welle aufgewickelt wird, während der andere abgewickelt wird.Die Rohre jedes Regenerators werden so durch zwei Wellen angetrieben und die Regeneratoren parallel geführt.Je zwei dieser Wellen sind außerhalb des Druckgefäßes mit Kettenräder und einer darübergeführten Kette gekoppelt, an die jeweils das Pleuel 89 bzw. 69 des in Fig. 20 gezeigten Kettenantriebes angreift.Das Druckgehäuse wird soweit mit Wasser aufgefüllt, daß die Kühlerstruktur 43 in ihrer untersten Stellung weitgehend vollständig eintaucht.Dadurch sind die Leitungen 45 und 46 und die Durchstöße 63 und 62 für die Kühlflüssigkeit überflüssig.Dieses Wasser wird im oberen Bereich abgesaugt und im geschlossenem Kreislauf durch einen Wärmetauscher außerhalb des Druckgefäßes abgekühlt bzw. erwärmt.Das Rohr 50 dient auch als Überlauf für den Wasserstand im Druckgehäuse. Überlaufendes Wasser wird vom Gas in einem im Rohrleitungssystem nach dem Ventil 49 angeordneten Drucktank durch Fliehkräfte abgetrennt, da das Wasser-Gasgemisch in den Drucktank mit vertikaler Zylinderachse in mittlerer Höhe tangential eintritt und oben in der Mitte durch ein Rohr, das ca. 30 cm in den Drucktank hineinragt wieder entnommen wird.Das Wasser aus diesem Drucktank wird durch ein Rohr, das durch ein, mit einem Schwimmer durch den Wasserstand in diesem Drucktank, betätigtes Ventil verschließbar ist, in das Druckgefäß um das Arbeitsvolumen zurückgeleitet.Im Druckgefäß kann (durch Betätigung einer Kompressionseinrichtung) der Wasserspiegel periodisch verändert werden und so eine (zusätzliche) Druckänderung erreicht werden.Für die Durchströmung der Regeneratoren 36 bis 40 kann auch dadurch erreicht werden, daß am Rand eines jeden dieser Regeneratoren ein Blech dichtend befestigt ist, das auch im periodischen Betriebszustand immer in das Wasser eintaucht.Um die Verluste durch die Wärmeübergangsfläche zu minimieren, muß dieses Blech mit einer wasserabweisenden Oberfläche mit einer geringer Wärmeleitfähigkeit versehen sein.Funktion eines erfindungsgemäßen Gasverdichter: heißes Gas + kühles Gas ergibt warmes Gas mit höherem DruckUm in ein Arbeitsvolumen zwei Gasmengen der Massen m₁, m_k mit den Temperaturen T₁, bzw. T_k aufzunehmen und bei zwischen T₁ und T_k liegenden Temperaturen T₃, T₄ bei höherem Druck wieder abgeben zu können, muß im Vergleich zu dem in Fig. 8 dargestellten Arbeitsvolumen wie in Fig. 24 gezeigt, folgendes abgeändert werden:
Der Regenerator 41 entfällt und der Wärmetauscher 43 wird durch den Regenerator 207 ersetzt.Die Regeneratoren 39 und 207 sind demnach miteinander in festem Abstand verbunden und der Regenerator 40 liegt jeweils zeitweise an.Analog wird der zeitweise am Regenerator 207 anliegende Regenerator 208 mit dem zeitweise am Regenerator 39 anliegenden Regenerator 38, der zeitweise am Regenerator 208 anliegende Regenerator 209 mit dem zeitweise am Regenerator 38 anliegenden Regenerator 37 und der zeitweise am Regenerator 209 anliegende Regenerator 210 mit dem zeitweise am Regenerator 37 anliegenden Regenerator 36 fest verbunden.Der Luftaustausch durch die Luftführungsrohre 205 und 211 erfolgt ebenso überwiegend simultan wie der Luftaustausch durch die Luftführungsrohre 50 und 212.Eines der Ventile 49 oder eines der Ventile 213, durch die die Luft aus oder in das Luftführungsrohr 212 strömt, wird bei veränderter Anschlagsrichtung wie das Ventil 35 in Fig. 1 eingesetzt.Der Bewegungsablauf, sowie die Änderung der mittleren Temperatur T_m(t) oder der Druck im Arbeitsvolumen P(t) entsprechen dennoch weitgehend den qualitativen Darstellungen in Fig. 9. In der Zeitperiode g-h-a wird durch Ventile Gas mit der Temperatur T₁, bzw. T_k eingesaugt. Wie vorne gezeigt, ergibt sich in den Regeneratoren zwischen den Ventilen in Hubrichtung ein linearer gestufter Temperaturverlauf.Durch Ventile müssen die in das Arbeitsvolumen einströmenden Gasmengen entsprechend reguliert werden, um eine bestimmte Temperaturdifferenz bei der Abkühlung bzw. Erwärmung der periodisch ausgetauschten Gasmengen beizubehalten.Soll das kühlere Gas nur eine geringere Temperaturänderung erfahren, so wird wie vorne beschrieben während dessen Einströmvorgang durch ein wie Ventil 35 wirkendes Ventil 49 mit einem Ventilator Gas aus dem Arbeitsvolumen gesaugt. Da das Gas aus zwei verschiedenen Teilvolumina, die durch einen Regenerator 40 voneinander getrennt sind, aus dem Arbeitsvolumen durch unterschiedliche Ventile 49 und 213 in verschiedene Räume des Rohrleitungssystems ausströmen kann, können (zusammen mit einem Ventil, das wie Ventil 35 wirkt) die bei der Temperaturänderung auftretenden Temperaturdifferenzen in weiten Bereichen variiert werden.Insgesamt ist diese Art von Entropietransformator einfacher aufzubauen, da kein Wärmetauscher (z. B. Autokühler) notwendig ist.Darüber hinaus kann keine plötzliche Dampfentwicklung durch entwichenes Kühlwasser auftreten.Wie vorne bereits gezeigt, kann eine als Gasverdichter wirkende Anlage mit geringen Änderungen auch als Wärmepumpe oder Kältemaschine wirken.Auch diese Konstruktion kann so betrieben werden, daß lauwarmes Gas mit höherem Druck durch eine Turbine periodisch in das Arbeitsvolumen gepreßt wird und aus dem Arbeitsvolumen periodisch heißes und kaltes Gas bei niedrigerem Druck ausströmen.Dabei kann im wesentlichen sowohl der vorne zur Wärmepumpe dargestellte Kreisprozeß verwendet werden, als auch der zur Kältemaschine.Die jeweiligen Temperaturdifferenzen können zusätzlich mit einem Ventil, das wie das Ventil 35 wirkt, eingestellt werden. Kombination von Kältemaschine und KraftmaschineSteht heißes Gas und Kühlwasser der Temperatur T_k zur Verfügung, so kann Gas durch einen Entropietransformator mit 2 Arbeitsvolumina unter die Kühlwassertemperatur T_k abgekühlt werden.Im Prinzip wird dazu bei der vorne beschriebenen Kältemaschine der angetriebene Ventilator 14 durch eine vorne beschriebene Kraftmaschine ersetzt, wobei das heiße Gas vom Arbeitsvolumen, welches der Kraftmaschine zugeordnet werden kann, aufgenommen und bei höherem Druck durch das Auslaßventil 49 oder 4 in einen Raum des Rohrleitungssystems abgegeben wird, an den ein pufferndes Druckgefäß angeschlossen sein kann und von wo aus das Gas evtl. nach einer vorherigen Abkühlung auf ca. T_k durch das als Einlaßventil wirkende Ventil 49 in das Arbeitsvolumen einströmt, welches der Kältemaschine zugeordnet werden kann. Aus diesem Arbeitsvolumen strömt das unter T_k abgekühlte Gas durch die Ventile 48 und evtl. dem wie Ventil 35 wirkenden Ventil 49 aus.Für die Abstimmung von Druck- und Temperaturdifferenzen können wie vorne dargestellt, die periodische Durchströmung dieser Ventile der beiden Arbeitsvolumina entsprechend eingestellt werden.Laufen in einem Arbeitsvolumen die in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 I dargestellten Bewegungen simultan ab, so kann das puffernde Druckgefäß kleiner dimensioniert werden, oder entfallen.Diese Kombination kann auch als Wärmepumpe zur Erwärmung einer Flüssigkeit verwendet werden.Weitere interessante Kombinationen dienen der Erhöhung der Heizzahl auf einen Wert über 1.So wird von einem ersten Arbeitsvolumen wie vorne beschrieben je eine heiße und kalte Gasmenge aufgenommen und als kühle Gasmenge bei höherem Druck wieder abgegeben und aufgenommen von einem zweiten Arbeitsvolumen, das es als warme Gasmenge beim Ausgangsdruck wieder abgibt. Dabei wurde im zweiten Arbeitsvolumen die Flüssigkeit eines Wärmetauschers oder eine zusätzliche Gasmenge abgekühlt.Stehen eine isotherme Wärmequelle und eine isotherme Wärmesenke zur Verfügung, so ist es zur Erwärmung oder Abkühlung von Gas interessant, bei den vorne beschriebenen Anlagen (mit der Wirkung als Kältemaschine oder Wärmepumpe) den Kompressor durch einen bekannten thermischen Kompressor mit isothermer Wärmeenergieaufnahme und Wärmeenergieabgabe zu ersetzen.Zusätzliche Änderung des ArbeitsvolumensAufgrund der Durchströmung der Regeneratoren bei der Druckabsenkung im Arbeitsvolumen wird das Gas fast isotherm expandiert.Dabei wird die Gastemperatur nur relativ gering geändert, da das in einer Periode durchströmende Gasvolumen verglichen mit der Größe des Teilvolumens des Arbeitsvolumens zwischen zwei Regeneratoren entscheidend größer ist. Dadurch sind die Irreversibilitäten beim Kontakt von Gas und Wärmeübergangsflächen der Regeneratoren geringer.Diese Vorteile können besonders gut genützt werden, wenn bei der Maschine zu Fig. 8.In der Zeitperiode, in der der Druck im Arbeitsvolumen auch bei unverändertem Arbeitsvolumen steigen würde, das Arbeitsvolumen durch einen durch das Steuersystem periodisch bewegten Kolben verringert wird.Bei dieser Vorrichtung ist es besonders wichtig, daß, wie vorne gezeigt, oberhalb des Regenerators 36 und unterhalb von 41 Gitterebenen 108 bzw. 109 Wirbel behindern und so durch das Steuersystem bewegt werden, daß sie weitgehend nur vom Gas konstanter Temperatur durchströmt werden.Durch den vorne beschriebenen Effekt, daß ein Ventil wie das Ventil 35 in Fig. 1 wirkt, kann auch bei dieser Konstruktion das Temperaturintervall, in dem das ausgetauschte Gas abgekühlt oder erwärmt wird, eingestellt werden.Wird das Gasvolumen geändert, ohne daß währenddessen die Regeneratoren durchströmt werden, so wird das Gas zwischen zwei Regeneratoren dabei von P₁ auf P₀ adiabatisch expandiert oder komprimiert und dabei abgekühlt bzw. erwärmt.Der periodische Bewegungsablauf ist dabei ähnlich wie in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6. Die Irreversibilität bei einer anschließenden Durchströmung eines der angrenzenden Regeneratoren wirkt sich in Bezug auf den Wirkungsgrad um so stärker aus, je größer die dabei auftretende Temperaturänderung war.Da dieser Effekt auch bei den bekannten Stirlingmotoren auftritt, ist auch ein konstruktiv einfacher Aufbau interessant, welcher bis auf das Regeneratorsystem 11 weitgehend Fig. 1 entspricht mit der Änderung, daß das Regeneratorsystem 11 durch die Regeneratoren 37-40 und dem dazugehörenden Steuersystem 42-55 aus Fig. 8 ersetzt werden.Der periodische Bewegungsablauf kann aus Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 I entnommen werden.Verdränger umströmtBei der in Fig. 21 dargestellten Maschine wird das durch einen Zylinder als Druckgehäuse 110, die Ventile 111, 112 und den gleitend gedichteten Kolben 113 weitgehend eingeschlossene Arbeitsvolumen durch zylinderförmige Verdränger 114 in Teilvolumina aufgeteilt:
Diese Verdränger 114 können vom Arbeitsfluid umströmt werden, wobei der Spalt zwischen Verdränger und Zylinderwand als Regenerator wirkt, weisen in Richtung der Zylinderachse eine 3-10 mal so große Ausdehnung auf, wie ihre maximale Bewegungslänge gegen das Druckgehäuse.Beim Einsatz als Kraftmaschine wird durch Kühlleitungen 115 außerhalb des Druckgehäuses gekühlt.Ein einzelner Verdränger 114 wirkt wie einer der entsprechenden Regeneratoren 36-40 in Fig. 8.Für ein konstantes Arbeitsvolumen (d. h. unbewegten Kolben in Fig. 21) kann bei übertragbarem Bewegungsablauf direkt die Argumentation zu Fig. 9 übernommen werden.Die Ventile 111 und 112 entsprechen dabei den Ventilen 49 bzw. 48.Der Antrieb der Verdränger 114 erfolgt wie bei den Regeneratoren in Fig. 8 durch ein Bündel konzentrischer Rohre 109, wobei das Rohr mit größtem Durchmesser gegen den Kolben 113 und jedes andere Rohr zu den zwei Rohren mit dem nächst kleineren bzw. nächst größeren Durchinesser gleitend gedichtet wird.Außerhalb des Arbeitsvolumens kann dann der Antrieb bei nur relativ geringer Änderung des Arbeitsvolumens (bis 10%) durch den Kolben 113 durch eine Hebelkonstruktion 117 wie in Fig. 8 erfolgen. An den entsprechenden Rohren des Rohrbündels 109 können direkt die entsprechenden Pleuel des zu Fig. 8 beschriebenen Kettenantriebs angreifen.Dieser Aufbau ist um so interessanter, je kleiner das Verhältnis Arbeitsvolumen zur Zylinderoberfläche ist, da der Wärmeaustausch mit der Zylinderoberfläche in diesem Fall konstruktiv wie ein Regenerator wirkt.Um diese Wirkung zu verstärken muß bei Arbeitsfluiden mit geringerer Wärmeleitfähigkeit diese aktive Fläche durch feine Schlitze in (Hubrichtung) vergrößert werden.Wird eine noch größere Wärmeübergangsfläche zur Erreichung eines guten Wirkungsgrades benötigt, so muß im Inneren der Verdränger ein zu durchströmender Regenerator angeordnet werden und der Strömungswiderstand im Spalt zwischen Zylinderwand und Verdränger muß bei vergleichbarer Strömungsgeschwindigkeit in der gleichen Größenordnung wie beim Regenerator liegen. Dazu kann eine zusätzliche Dichtung notwendig werden.Die Wärmeübergangsfläche zur Kühlung durch die Zylinderwand 115 wird dabei durch Schlitze in Hubrichtung vergrößert, das Arbeitsfluid umströmt in diesem Bereich den Verdränger und muß auch durch einen Regenerator in diesem Verdränger strömen.Diese Maschine kann auch für einen Betrieb mit einer Flüssigkeit als Arbeitsfluid im Arbeitsvolumen ausgelegt werden.Die dabei auftretenden technologischen Probleme (Druckfestigkeit, Temperatur, Stabilität, Dichtungen) wurden von Malone 1931 für Wasser als Arbeitsfluid bei Maschinen gelöst, welche einem Stirlingmotor im Aufbau ähnlich sind.Quellen: Malone: A new prime mover- J. of the Royal Society of Arts, Vol 97, 1931, No. 4099, p. 680-708 oder: Die Entwicklung des Heißluftmotor von Ivo Kolin Professor der Thermodynamik ins Deutsche übersetzt von Dr. C. Forster Seite 54, 55 c E. Schmitt, D-6370 Oberursel, Postfach 2006, Tel: (06171) 3364, Fax: (06171) 59518.Dieses Arbeitsvolumen kann wie in Fig. 1 gezeigt an umgebende Systeme angekoppelt werden, wenn diese für die entsprechenden Drucke und Druckdifferenzen für Flüssigkeiten ausgelegt sind, z. B.: statt Gasventilator oder -Turbine:
Hochdruckpumpe.Wie bereits von Malone gezeigt, wird durch die Verwendung einer Flüssigkeit als Arbeitsfluid der Bau von kompakten Maschinen mit großer mechanischer Leistung möglich. Verdränger gedichtetThermodynamisch können die Arbeitsvolumina der Entropietransformatoren in Fig. 22 durch dieselben Modelle beschrieben werden, die mit Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 oder Fig. 9 verbunden werden können.Die in Fig. 22 dargestellte Konstruktion sieht dagegen sehr unterschiedlich aus. Das Arbeitsvolumen ist durch ein Druckgehäuse 128, Einlaß- und Auslaßventile 130 bzw. 129a, b weitgehend abgegrenzt. In diesem Arbeitsvolumen werden durch die relativ zum Druckgehäuse unbewegten Regeneratoren 131-136, die mit den Regeneratoren 131-135 verbundenen Zwischenwände 137-141, Wände des Druckgehäuses und auf diesen Wänden gleitend gedichtete Verdränger 142-146 Teilvolumina abgegrenzt.Im Betriebszustand entspricht die periodische Größenänderung dieser Teilvolumina der periodisch geänderten Hubdifferenz der entsprechenden Regeneratoren in Fig. 9 I.Um diesen periodischen Bewegungsablauf zu erreichen, können die Verdränger 142-145 simultan periodisch bewegt werden.Die an diesen Verdrängern befestigte Zahnstangen 146-149 werden durch Zahnräder auf einer Welle 150a angetrieben.Diese Welle wird durch das Druckgehäuse gedichtet aus dem Arbeitsvolumen geführt und auf sie werden die Enden einer Kette 150 auf- bzw. abgewickelt, welche über zwei Kettenräder 151 gespannt ist und an der das Pleuel 152 einer derartigen Kettengetriebekonstruktion angreift, welche in Fig. 8 den Regenerator 36 antreibt.Mit diesem Kettengetriebe durch die mit einem Elektromotor angetriebene Welle 154 ist ein weiteres gleichartiges in gleicher Weise den Verdränger 146 bewegende Kettengetriebe 155 so verbunden, daß zu der Bewegung der anderen Verdränger eine Phasenverschiebung von ca. einer viertel Periode besteht.Im Gegensatz zu den Verdrängern in Fig. 21 grenzen an jeden der Verdränger 142-145 in Fig. 22 eines der Teilvolumina zwischen zwei der Regeneratoren 131-135 und das an den Kühler 156 angrenzende Teilvolumen an.Die Verdränger 142-145 dürfen praktisch nicht mehr umströmt werden, da es sonst nicht zur Ausbildung des angestrebten Gleichgewichtes kommt.Damit die Regeneratoren 131-135 in der Zeitperiode a-b-c, d-e-f, g-h-j (vgl. Fig. 9) möglichst gleichmäßig durchströmt werden können, weisen die Verdränger im Bereich, der zwischen zwei Regeneratoren eingeschoben wird, von einem Regenerator zum anderen sowie in Hubrichtung verlaufende Schlitze auf.Das dabei zusammenkommende tote Volumen kann sich bei einigen Anwendungen sehr ungünstig auswirken.Ein weiteres Ventil 129a kann wie das Ventil 35 in Fig. 1 eingesetzt werden.Wie zu Fig. 8 dargestellt, kann auch die Konstruktion von Fig. 22 als Kraftmaschine, Kältemaschine, Wärmepumpe, . . . ausgebildet oder eingesetzt werden. Flüssigkeits-VerdrängerkolbenFür eine andere Konstruktion wird die in Fig. 22 dargestellte Konstruktion wie in Fig. 23 dargestellt, abgeändert.Dabei sind die Verdrängerkolben als schwingende Flüssigkeitssäule mit Schwimmer in einem U-förmigen Behälter ausgebildet.Die Bewegung des Flüssigkeits-Verdrängerkolbens wird durch einen gespannt auf einer Welle 158 aufgewickelten Riemen 159 kontrolliert und angetrieben, der am Schwimmer 157 befestigt ist.Da die Flüssigkeitsverdrängerkolben weitgehend die selben periodischen Bewegungen ausführen, wie zu Fig. 22 mit Fig. 9 erläutert, können auch bei dieser Konstruktion im Betriebszustand mehrere die zu den Verdrängerkolben 142-145 entsprechenden Flüssigkeitsverdrängerkolben von einer 150a entsprechenden Welle 158 aus angetrieben werden.Die periodische Bewegung dieser Welle 158 kann wie zu Fig. 22 beschrieben kontrolliert und/oder angetrieben werden.Bevor Flüssigkeit an einem Schwimmer 157 vorbei in einen heißen Raum gelangen kann, was zu einer gefährlichen explosionsartigen Dampfentwicklung führen könnte, soll das Ventil 160 durch die extreme Position des Schwimmers 157 und die Strömungsgeschwindigkeit geschlossen werden.Um eine Fig. 9 näherkommende periodische Bewegung zu erreichen, bleibt dieses Ventil 160 während den Zeitperioden a-b-c mit extremaler Stellung des entsprechenden Schwimmers durch eine vorübergehende Verriegelung geschlossen.Zum selben Zweck wird auch der Verdränger 157 vorübergehend verriegelt, wenn er gegen die mit dem Druckgehäuse fest verbundene Dichtung 161 gedrückt wird. Die Flächen des Wärmetauschers 162 werden durch das Eintauchen in die pendelnde Flüssigkeit erwärmt bzw. abgekühlt. Insgesamt erfolgt der Wärmeenergieaustausch von Druckgefäß und der Umgebung zum Teil durch den kontinuierlichen Austausch der im Druckgefäß pendelnden Flüssigkeit.Während der Zeitperiode mit überdurchschnittlichem Druck im Arbeitsvolumen wird ein Teil dieser Flüssigkeit durch das Ventil 163 und den Wärmetauscher mit der Umgebung 164 in den Reserveraum 165 strömen, in dem eine Druckänderung aufgrund des eingeschlossenen Gasvolumens nur durch eine Änderung der enthaltenen Flüssigkeitsmenge erfolgen kann.Diese Menge der Flüssigkeitsströmung während der Zeitperiode mit unterdurchschnittlichem Druck durch das Ventil 166 wieder zurück zur periodisch pendelnden Flüssigkeit.Das Ventil 166 hat bei einer Nutzung als Kraftmaschine die Wirkung einer Düse. Dadurch wird die Pendelbewegung der Flüssigkeitssäule angetrieben.Im Betriebszustand wird in der Zeitperiode a-b-c das Arbeitsvolumen für das Arbeitsfluid, welches den Kreisprozeß durchläuft, zur Verstärkung der Kompression gemeinsam mit dem das Gesamtvolumen von Arbeitsvolumen und dem Volumen der pendelnden Flüssigkeit durch Verschieben des gleitend gedichteten Kolbens 167 verringert und in der Zeitperiode e-f-g wieder vergrößert. Die dabei ausgetauschte mechanische Energie kann zumindest teilweise in der pendelnden Flüssigkeitssäule zeitweise gespeichert werden, welche an den Kolben 167 anschließt. min zwei Wärmetauscher in einem erfindungsgemäßen DruckgehäuseSoll eine Flüssigkeit durch den Kontakt mit einem Kreisprozeß eine Temperaturänderung über ein großes Intervall erfahren, so muß in Fig. 22 jeder der Regeneratoren 131-134 auf der selben Seite bzgl. der Durchströmung wie bei Regenerator 135 mit einem Wärmetauscher versehen werden.Die Flüssigkeit kann dann diese Wärmetauscher der Reihe nach durchströmen und dabei Wärmeenergie bei mehreren Temperaturniveaus austauschen (vgl. Fig. 3).Die Menge des Arbeitsfluids in den, von den Regeneratoren mit Wärmetauschern abgeteilten überschneidungsfreien Teilvolumina des Arbeitsvolumens weisen dann jeweils weitgehend die Temperatur des Wärmetauschers auf.Wenn das Arbeitsmittel im Betriebszustand in ein Arbeitsvolumen einer Kraftmaschine gemäß Fig. 8 einströmt, so vermischt es sich mit kühlerem Arbeitsfluid. Die dabei abgegebene Wärmeenergie gleicht die Irreversibilitäten durch Wärmeleitung, Shuttle- Verluste oder begrenzte Güte der Regeneratoren aus.Insgesamt ergibt sich daraus eine geringere periodische Änderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids und so insbesondere bei kleinerer Temperaturdifferenz ab 200°C eine erhebliche Abnahme der umgesetzten mechanischen Energie.Da die Irreversibilitäten (vgl. oben) in weit geringerem Umfang mit dieser Temperaturabnahme kleiner werden, ergibt sich daraus eine erhebliche Wirkungsgradverminderung.Ebenfalls mit geringerem konstruktivem Aufwand verbunden ist eine Konstruktion auf Basis von Fig. 23 oder Fig. 21, da auch hier die Wärmetauscher nicht bewegt werden müssen und die Anschlüsse für den Flüssigkeitsaustausch des Wärmetauschers kein Problem darstellen.Wird bei der adiabatischen Expansion in der externen Turbine eine Temperaturänderung des Gases erreicht, die etwa der Temperaturänderung der Flüssigkeit durch die Wärmetauscher entspricht, so erfolgt die Anordnung der Ein- bzw. Auslaßventile wie in Fig. 22.Bei der Kraftmaschine erfolgt der Gasaustritt aus dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens mit höchster Temperatur und der Eintritt in das Teilvolumen angrenzend an den Wärmetauscher mit der entsprechenden Temperatur.Ist die Temperaturänderung des Gases bei der adiabatischen Expansion in der externen Turbine bedeutend kleiner als die Temperaturänderung der Flüssigkeit, so wird das Gas durch Ventile in ein (das heißeste) Teilvolumen des Arbeitsvolumens auf und von dort wieder abgegeben.Allgemein kommt es darauf an, daß eine Vermischung von Gasmengen oder der Kontakt mit Wärmeübergangsflächen bei möglichst kleinen Temperaturdifferenzen erfolgt. Integration von Motor + thermischer GasverdichterDie vom Abgas eines Otto- oder Dieselmotor bei einer Abkühlung abgegebene Wärmeenergie kann genutzt werden, um zusätzliche mechanische oder elektrische Energie zu erzeugen oder um den Motor mit gefilterter Frischluft bei höherem Druck aufzuladen und dadurch für einen Turbolader oder Kompressor keine mechanische Energie aufwenden zu müssen, wodurch relativ zu einem Motor ohne diese Aufladung ein besseres Leistungsvolumen und in jedem Fall ein besserer Wirkungsgrad erreicht werden.Im Vergleich zu einem Motor ohne Aufladung wird ein günstigeres Motor- Leistungsvolumen bei einem verbesserten Wirkungsgrad möglich, da bei einer Aufladung des Motors durch einen Kompressor oder Turbolader die Komprimierung der Luft bei einem ungünstigeren Wirkungsgrad erfolgt.Weitere Synergieeffekte werden dadurch erreicht, daß keine Turbine und kein zusätzlicher Generator zur Umwandlung der Energie der Druckluft in elektrische Energie notwendig ist.Integration von Gasturbine und thermischer GasverdichterWeitgehend analog wie vorne beim Verbrennungsmotor können durch die Ausnutzung der vom Abgas einer Gasturbine bei einer Abkühlung abgegebenen Wärmeenergie genutzt werden, um der Gasturbine gefilterte, kühle Frischluft bei höherem Druck zuzuführen.Der Verdichter der dabei verwendeten Gasturbine kann so ausgelegt werden, daß er bei unverändertem Druck in der Brennkammer und bei unverändertem Gasmengendurchströmung weniger Antriebsenergie benötigt, was direkt zu einer größeren Nutzleistung bei gleichem Brennstoffverbrauch und besserem Wirkungsgrad führt.Der Wirkungsgrad ist in diesem Fall aufgrund eines Synergieeffektes größer als die Summe aus dem Wirkungsgrad der ursprünglichen Gasturbine und dem Wirkungsgrad des thermischen Kompressors (Gasverdichters), da die vom thermischen Kompressor aufgebrachte Leistung zur Gas-Teil-Verdichtung vom ursprünglichen Verdichter der Gasturbine nur mit ungünstigerem Wirkungsgrad erreicht werden kann, angetrieben durch das Abzweigen von mechanischer Wellenleistung.Evtl. ist auch die Verwendung einer konventionellen Gasturbine möglich. Dann kann eine relative Drucksteigerung in der Gasturbine erwartet werden, welche vom Frischlufteinlaß bis zum Abgasauslaß kontinuierlich abnimmt, wodurch Leistungsdichte und Wirkungsgrad vergrößert werden.Spezieller Solarabsorber zur Erwärmung von ArbeitsmittelAufbau PrinzipKombination von:
optischer Konzentration durch Parabolrinnenspiegel, transluzenter Isolation und Durchströmung der transluzenten Isolation. So können hohe Temperaturen mit geringem Aufwand erreicht werden und die Vorteile des Erfindungsprinzips für die Nutzung der Sonnenenergie voll genutzt werden.Dabei werden weitgehend parallel zu einer Ebene, welche die reflektierte Sonnenstrahlung eines Parabolrinnenspiegels in zwei gleich starke Strahlenbündel teilt, und fast anstoßend an eine dazu senkrechte Ebene durch die Brennlinie 250 des Parabolrinnenspiegels, Glasstäbe 251 so angeordnet, daß nur ein geringer Anteil der in Richtung auf die Brennlinie reflektierten Strahlungsleistung bei idealer Ausrichtung des Parabolrinnenspiegels im Bereich der Stirnfläche bei der Brennlinie dieser Elemente ankommt.Durch die parallel zur Senkrechten auf die Brennlinie verlaufenden Oberflächen der Glasstäbe 251 wird das eingestrahlte Sonnenlicht letztlich gerichtet reflektiert und die Wärmestrahlung eines Schwarzkörpers mit einer Temperatur von 700°K möglichst weitgehend absorbiert.Diese Glasstäbe sind in mehreren Reihen mit nur geringen Schlitzen angeordnet und umschließen zusammen mit spiegelblankem Blech, das dazu parallele Oberflächen aufweist, einen Strömungskanal 252 parallel zur Brennlinie 250, der von einem Strömungskanal 253 parallel zur Brenninie 250 mit größerem Querschnitt durch zumindest einen Verbindungskanal 254 mit Luft versorgt wird und aus dem die Luft durch die Schlitze zwischen den Glasstäben 251 strömt.Diese Luft wird wie die konzentrierte Sonnenstrahlung von der Brennlinie weg auf eine Absorberstruktur 255 geleitet, an der die Luft durch die Sonnenenergie beim Durchströmen erwärmt wird.Angrenzend an die Absorberstruktur befindet sich der heißeste Strömungskanal 256, der die Heißluft zu einem Sammelkanal führt.Die Absorption der solaren Strahlung erfolgt an Oberflächen, die auch gerichtet reflektieren, die Strahlung eines schwarzen Körpers mit der Temperatur 700°K absorbieren und so angeordnet sind, daß die absorbierte Energie pro Fläche möglichst konstant ist, so daß der Wärmeübergang von dieser Oberfläche an das Arbeitsmittel (trotz dessen geringer Wärmeleitfähigkeit oder Wärmekapazität) bei minimalen Exergieverlusten erfolgt. (z. B. glasiertes Schlitzblech).Die Fläche des Absorbers kann durch eine Erhöhung der Anzahl der mit zunehmender Anzahl immer paralleler ausgerichteten Flächen erhöht werden, wobei die Luft von der Brennlinie her nur eine Fläche zu durchströmen hat um in den heißesten Strömungskanal 253 zu gelangen.In Einstrahlrichtung vor der Brennlinie ist zumindest ein glasiertes ebenes Schlitzblech 257 angebracht, in dessen Ebene auch die Brennlinie liegt.Wenn insgesamt pro Zeitintervall in einem bestimmten Abschnitt der Brennlinie eine größere Luftmenge durch die Glasstäbe 251 strömt, als durch die Absorberstruktur 255, so bildet sich im Bereich der Brennlinie eine Luftströmung entgegen der Strahlrichtung aus, welche durch die Ausbildung eines nichtlinearen Temperaturprofil dafür sorgt, daß ein bestimmte Luftmenge heißer an der Absorberstruktur ankommt, als ohne eine Ausbildung dieses Temperaturprofils.Um eine Insellösung der Stromversorgung durch Sonnenenergie z. B. für eine abgelegene Krankenstation in einer Wüstenregion realisieren zu können, ist ein Entropietransformator notwendig, bei dem durch den beschriebenen Kollektor mit Parabolrinnenspiegel Luft erhitzt wird, die einen ebenfalls beschriebenen Wärmespeicher erhitzt und an diesen Kreislauf parallel zum Wärmespeicher angekoppelt, mindestens zwei parallelgeschaltete Arbeitsvolumina, welche je eine Turbine, die einen Generator antreibt mit Druckluft versorgen.Die Kühlung durch Wasser erfolgt über einen großen Wassertank, der als Zwischenspeicher dient, um in der Nacht das Wasser auf niedrigere Temperaturen abkühlen zu können.Dort wo bei Temperaturen über 80°C Wärmeenergie benötigt wird, wie in der Wäscherei, der Großküche oder beim Desinfizieren, wird heiße Luft aus dem Speicher direkt abgekühlt. Dadurch tritt durch diese Verbraucher eine geringere Lastspitze im Stromnetz auf.Durch den Nebenanspruch 155 und die folgenden Ansprüche ist ein Sonnenkollektor geschützt, der ein Gas über ein größeres Temperaturintervall erwärmt.Ein in Fig. 26 charakterisiertes Ausführungsbeispiel weist zwischen einer transparenten Abdeckung 260 und einer parallel angeordneten isolierten Rückwand 261 zwischen drei dazu parallel verlaufenden Räumen mit Strömungskanälen 262, 263, 264 für das Gas zwei Lagen transluzenter Isolation 265, 266 auf.Die Strömungskanäle verlaufen in einem Winkel von 45° zu den parallel verlaufenden Sammelkanälen 267, 268, 269.Strömungskanäle, die nur durch eine Lage transluzenter Isolation voneinander getrennt sind (262 und 263)(263 und 264), kreuzen sich.Jedem Strömungskanal 262, 264, der an die transluzente Abdeckung und die isolierte Rückwand angrenzt, wird von einem Sammelkanal durch ein temperaturabhängig gesteuertes Ventil 270 oder 271 das aus der transluzenten Isolation strömende Gas entnommen, wobei an der transparenten Abdeckung 260 die Differenztemperatur zur Außenluft entscheidend ist und an der isolierten Rückwand 261 die absolute Temperatur.In jeden dazwischen angeordneten Strömungskanal 263 wird durch einen Ventilator 272 aus dem entsprechenden Sammelkanal 268 Gas eingeblasen.Diese Ventilatoren 272 sind alle auf einer Welle 273 angeordnet und so dimensioniert, daß in jeden Strömungskanal 263 ein Gasmengenstrom einströmt, der jeweils weitgehend proportional zur auf die Fläche des entsprechenden Strömungskanals eingestrahlten Strahlungsleistung ist.Die transluzenten Isolationen 265, 266 bestehen aus wahlweise unbeschichteter oder beschichteter, die Intrarotstrahlung eines Schwarzkörpers mit der Temperatur 700°K möglichst weitgehend absorbierender und das Sonnenlicht möglichst gerichtet reflektierender Metallfolie oder dünnem Blech mit entsprechender Oberfläche und Schlitzen 274 parallel zur transparenten Abdeckung.Durch eine abwechselnde Anordnung von ebenen und gewellten Schichten (vgl. Wellkarton), wobei durch jeden Punkt des Metalls eine Linie gelegt werden kann, die möglichst überall im Material verläuft oder zumindest davon nicht weit entfernt ist und zu einer Hauptrichtung parallel ist, kann eine Struktur erreicht werden, die zumindest bei geeigneter Ausrichtung die direkte Sonnenstrahlung ohne bedeutende Verluste durch Absorption oder Streuung durchläßt.Die kleinste von Metall weitgehend umrandete Fläche senkrecht zur Hauptrichtung in der transluzenten Isolation weist eine Größe im Bereich von 0,25 cm² bis 2 cm² auf. Im Bereich der isolierten Rückwand ist an die transluzente Isolation angrenzend wahlweise ein optisch selektiv beschichtetes oder geschwärztes Metallgewebe 275 angeordnet, wodurch eine Vergrößerung des Strömungswiderstandes erreicht wird. Ziel dieser Strömungsregulierung ist es, durch eine maximale Fläche in den tranluzenten Isolationen einen möglichst konstanten Strömungsfluß zu erreichen.Dabei wird die Transparenz des Gases genützt, wenn die transluzente Isolation durchströmt wird. Aufgrund dem Zusammenwirken von Durchströmung, Wärmeleitung und Absorption der Strahlungsenergie bildet sich ein nichtlineares Temperaturprofil aus, das auf der Seite der durchströmten Isolation im Bereich einer Ebene flacher verläuft, von der die Strömung in die Isolation eintritt.Dadurch wird durch diese Ebene ein geringerer Energiefluß durch Wärmeleitung übertragen. Die gesamte Anordnung muß dem Sonnenstand so nachgeführt werden, daß die Einstrahlungsrichtung der Hauptrichtung des Kollektors entspricht.Insgesamt kann durch diesen Kollektortyp, insbesondere wenn mehrere in Reihe geschaltet werden, eine für Flachkollektoren sehr hohe Endtemperatur erreicht werden.Eine Reihenschaltung mit den vorne beschriebenen Kollektoren die auch eine optische Konzentration aufweisen ist sehr effektiv, da jeder Kollektor optimal entsprechend seinen Möglichkeiten eingesetzt wird.Druckänderung und mechanische EnergieDurch einen Zylinder, der mit vertikaler Achse und nach unten gerichteter Öffnung in einen Behälter mit Flüssigkeit eintaucht, kann z. B. eine Tiefenpumpe zur Wasserförderung direkt angetrieben werden, wenn in den periodisch vertikal bewegten Zylinder an seiner tiefsten Lage Gas einströmt und in seiner höchsten Lage wieder durch gesteuerte Ventile ausströmt.Die Ventilsteuerung wird wie bei einer historischen Dampfmaschine geregelt. Der Unterschied des hydrostatischen Druckes entspricht etwa der Druckänderung des Gases bei der Entspannung durch dieses Teilsystem.Ohne Ventile kommt ein Teilsystem aus, das wie ein historisches Wasserrad bei Vertauschung von Flüssigkeit und Gas, sowie oben und unten funktioniert und aufgebaut ist.Dabei wird eine Vorrichtung wie ein historisches Wasserrad weitgehend unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche eines Gesamtbehälters bewegt.Aufgrund der geringeren Viskosität des Gases gegenüber der Flüssigkeit, muß hier eine verstärkte Aufmerksamkeit auf Abdichtung gelegt werden.Dies wird dadurch unproblematisch gelöst, daß das Gas in einen Behälter ein und ausströmt, dessen Öffnung und Symmetrieachse in tangentialer Richtung und senkrecht zur Wellenachse orientiert sind.Durch die Rotation wird der Behälter so bewegt, daß es während den überwiegenden Zeitperioden nur an die Behälterwand angrenzende Flüssigkeitsoberflächen außer der Flüssigkeitsoberfläche des Gesamtbehälters gibt.Gas wird von der Seite durch die seitliche senkrecht zur Wellenachse um das Rad angebrachte, dagegen gleitend gedichtete Abdeckung möglichst weit oben in einen Behälter in möglichst tiefer Lage zugeführt oder entnommen. Der andere periodische Austausch von Gas erfolgt, wenn der Behälter beim Auftauchen über die Flüssigkeitsoberfläche geflutet wird, bzw. leerläuft.Diese Anordnung kann auch zur Gasverdichtung verwendet werden, wenn die Achse in umgekehrter Richtung wie bei der Verwendung als Antrieb angetrieben ist.

- den Aufbau der gesamten Vorrichtung oder den Betriebsablauf des gesamten Verfahrens,

- den dabei notwendigen thermischen oder mechanischen Energietransport(en),

- die dabei verwendbare(n) Verfahren oder Vorrichtungen zur mechanischen Energieumwandlung oder

- eine integrierbare Energiespeicherung

- den Aufbau der gesamten Vorrichtung oder den Betriebsablauf des gesamten Verfahrens,

- den dabei notwendigen thermischen oder mechanischen Energietransport(en),

- die dabei verwendbaren Verfahren oder Vorrichtungen zur mechanischen Energieumwandlung oder

- eine integrierbare Energiespeicherung

- jeweils zumindest zwei gegeneinander abgrenzbare, vom Arbeitsfluid in einer Periode mit maxmaler Menge zu durchströmende Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen, in welchen im Betriebszustand jeweils vom Arbeitsfluid zu durchströmende isotherme Flächen unterschiedlicher Temperatur ausgebildet werden,

- wahlweise zumindest ein oder kein dazwischen verbindend angeordnetes und weitgehend abdichtendes oder mit der Wirkung eines Regenerators ausgestattetes Element oder Bauteil wie z. B. eine (faltbare) Membrane, gefaltete, teleskopartige oder federnde Bleche, eine formveränderbare Regeneratorstruktur oder eine Flüssigkeitsgrenzfläche

- oder wenigstens ein oder kein in diesem Arbeitsvolumen bewegbarer Verdrängerkolben

- und die Begrenzung des Arbeitsfluids

- jeweils zumindest zwei gegeneinander abgrenzbare, vom Arbeitsfluid in einer Periode mit maximaler Menge zu durchströmende Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen, in welchen im Betriebszustand jeweils vom Arbeitsfluid zu durchströmende isotherme Flächen unterschiedlicher Temperatur ausgebildet werden,

- wahlweise zumindest ein oder kein dazwischen verbindend angeordnetes und weitgehend abdichtendes oder mit der Wirkung eines Regenerators ausgestattetes Element oder Bauteil wie z. B. eine (faltbare) Membrane, gefaltete, teleskopartige oder federnde Bleche, eine formveränderbare Regeneratorstruktur oder eine Flüssigkeitsgrenzfläche

- oder wenigstens ein oder kein in diesem Arbeitsvolumen bewegbarer Verdrängerkolben

- und die Begrenzung des Arbeitsfluids

- optische Konzentration

- transluzente Isolation und

- Durchströmung der transluzenten Isolation

a) am Kolben 2 sind Ventile der Art 3 angebracht, durch welche das kalte Gas aus einem relativ zur Änderung des Arbeitsvolumen großen mit dem Zylinder 1 gebildeten Pufferraum in das Arbeitsvolumen einströmen kann. Zwischen diesen Ventilen und dem angetriebenen flachen Rahmen 6 des Regenerators 8 ist ein zu 11 analoges Regeneratorsystem angeordnet. Der Wärmetauscher 7 kann entfallen. Der Bewegungsablauf, sowie die Änderung der mittleren Temperatur T_m(t) oder der Druck im Arbeitsvolumen P(t) entsprechen dennoch weitgehend den qualitativen Darstellungen in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6. In der Zeitperiode g-h-a wird durch die jeweiligen Ventile Gas mit der Temperatur T₁, bzw. T₂ eingesaugt. Bei einer entsprechenden Einstellung des Verhältnisses der Massen der eingesaugten Gasmengen m₁ (T₁) und m₂, ergibt sich in Hubrichtung ein linearer Temperaturverlauf. Dies müßte sich für den Wirkungsgrad als ideal erweisen.