DE19854433A1

DE19854433A1 - Nutzbarmachung vorhandener Energien, ca. 270 DEG U zum Beispiel Sonnenwärme, Erdwärme, Meereswärme...

Info

Publication number: DE19854433A1
Application number: DE19854433A
Authority: DE
Inventors: Harald Scherbaum
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1998-11-25
Filing date: 1998-11-25
Publication date: 2000-05-31

Abstract

Die einfache Anordnung eines Energiewandlers, in Form eines flachen, wassergefüllten Behälters, erzeugt bei Zufuhr von Wärmeenergie periodisch pneumatische Überdruck- und Unterdruck-Energie. Diese Energieform eignet sich z. B. zum Antrieb eines Bootes, zum Antrieb einer Wasserpumpe oder zum Antrieb einer Turbine. DOLLAR A Durch Parallel- oder Reihenschaltung solcher Energiewandler läßt sich die Leistung erhöhen. DOLLAR A Bei Verwendung anderer Füllflüssigkeiten als Wasser, kann bei geringerem Siedepunkt mit niedrigen Temperaturen Energie umgewandelt werden.

Description

Stand der Technik

Anordnungen, die Wärmeenergie in mechanische oder elektrische Energie umsetzen sind be kannt. Der Stearlingmotor z. B. wandelt Wärmeenergie in mechanische Energie um, wenn an zwei definierten Stellen verschiedene Temperaturen stabil gehalten werden. Je höher die Temperatur differenz um so größer ist seine Ausgangsleistung. Dasselbe gilt für Thermoelemente auf Halbleiterbasis, auch beim Verschweißen verschiedener Metalle ergibt sich ein Thermoelement. Diese Elemente wandeln Wärmeenergie in Form einer Temperaturdifferenz in elektrische Energie um.

Neuer Stand - die Erfindung

Ein flacher Behälter nach Fig. 1/A ist mit Flüssigkeit gefüllt (z. B. Wasser).

Dieser Anordnung wird Wärmeenergie (5) zugeführt. Durch rasche Erwärmung wird die Flüssigkeit vom flüssigen Zustand in den gasförmigen Zustand gebracht. Durch diesen raumfordernden Vorgang entsteht Überdruck. Gleichzeitig entsteht auch Verdampfungskälte. Diese Kälte wiederum führt das Gas über Kondensation in den flüssigen Zustand zurück. Dabei entsteht Unterdruck. Dieser Vorgang wiederholt sich periodisch, wobei Überdruck und Unterdruck die umgewandelte Energieform darstellt, mit der Anordnungen betrieben werden sollen.

Im Unterschied zu den bekannten Methoden, wie unter "Stand der Technik" beschrieben, wird bei dieser Vorrichtung keine Temperaturdifferenz von außen benötigt, sie wird intern erzeugt.

Vorteile

Die sehr einfache Ausführung wäre geeignet, um z. B. in Entwicklungsländern eingesetzt zu werden. Wenig Verschleiß und lange Lebensdauer sind zu erwarten. Bei Verwendung im ge schlossenen Kreislauf (Turbinenantrieb) kann anstelle von Wasser eine Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt verwendet werden. Dadurch kann der Energiewandler mit geringeren Temperaturen arbeiten.

Beschreibung

Fig. 1/A zeigt einen flachen, dosenförmigen Behälter. Er besteht aus einem kreisrunden Deckelblech (1), einem Bodenblech (2) in derselben Form und Größe wie (1) sowie einem ge schlossenen Blechring (3) der die Seitenwand des Behälters bildet. Deckelblech (1), Blechring (3) und Bodenblech (2) werden wie in Fig. 1A dargestellt miteinander zu einem flachen Behälter dicht verbunden. Fig. 1/B zeigt die Seitanansicht mit "Röntgenblick": Am Blechring (3) wird das Rohr (4) so angeflanscht, daß das Rohr Verbindung zum Innenraum des Behälters hat.

Dies Anordnung aus (1), (2), (3) und (4) wird nachfolgend ENERGIEWANDLER genannt.

Anwendungen

Fig. 2 zeigt die Anwendung des Energiewandlers als Antrieb eines Bootes. Der mit Wasser gefüll te Energiewandler wird auf einem Boot so montiert, daß das Rohr (4) in das Wasser (6) taucht. Wird dem Energiewandler nun Wärmeenergie (5) zugeführt, so entstehen periodisch Druck- und Unterdruckwellen am Rohrende (4) die das Boot antreiben. Die Druckwellen sind in ihrer Wirkung vom Rohrende (4) abweisend gerichtet, die Unterdruckwellen hingegen sind ungerichtet und dadurch wirkungslos. Somit wirken die Druckwellen vom Rohr (4) abweisend und treiben das Boot in Richtung Energiewandler an.

Die Wärmeenergie (5) kann beliebiger Herkunft sein, z. B. gebündelte Sonnenenergie (Parabolspiegel), Wärme aus flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen etc.

Fig. 3 zeigt die Anwendung des Energiewandlers als Antrieb einer Pumpe. Der Energiewandler aus (1), (2), (3) und (4) wird mit einem T-Stück (8) verbunden. Rechts von der Verbindungsstelle befindet sich das Einlaßventil (6) mit angeschlossener Saugleitung (9). Links von der Verbindungs stelle befindet sich das Auslaßventil (7) mit angeschlossener Druckleitung (10). Die Saugleitung (9) taucht wie abgebildet in Wasser (11) ein. Bei (11) kann es sich um Brunnenwasser, Zysterne, etc. handeln. Die Anordnung wird mit Wasser gefüllt und dem Energiewandler aus (1), (2), (3) und (4) wird Energie (5) zugeführt. Periodisch erzeugt der Energiewandler Überdruck und Unterdruck im T-Stück (8). Bei Unterdruck öffnet das Einlaßventil (6) - Wasser von der Saugleitung (9) wird angesaugt. Bei Überdruck wird das Einlaßventil (6) geschlossen und das Auslaßventil (7) geöffnet - Wasser wird in die Druckleitung (10) gepumpt. Die Druckleitung (10) bringt das Wasser auf ein höheres Niveau.

Fig. 4 zeigt die Anwendung des Energiewandlers als Antrieb einer Turbine (12). Der Energiewand ler aus (1), (2), (3) und (4) wird mit einem T-Stück (8) verbunden. Rechts von der Verbindungs stelle befindet sich das Einlaßventil (6) mit angeschlossener Saugleitung (9). Links von der Verbindungsstelle befindet sich das Auslaßventil (7) mit angeschlossener Druckleitung (10) sowie dem Druckausgleichsbehälter (11). Der Druckausgleichsbehälter (11) ist ein mit Luft gefüllter, kugelförmiger Behälter, wie er in Heizungsanlagen verwendet wird. Das Ende der Druckleitung (10) ist mit dem Eingang der Turbine (12) verbunden. Der Ausgang der Turbine (12) ist mit der Saugleitung (9) verbunden. Diese Anordnung bildet einen geschlossenen Kreislauf.

Die Anordnung [außer dem Druckausgleichsbehälter (11) wird mit Wasser gefüllt und dem Energiewandler aus (1), (2), (3) und (4) wird Energie (5) zugeführt. Periodisch erzeugt der Energiewandler Überdruck und Unterdruck im T-Stück (8). Bei Überdruck öffnet das Auslaßventil (7), gleichzeitig schließt das Einlaßventil (6). Wasser strömt durch das Auslaß ventil (7) in den Druckausgleichsbehälter (11).

Da das Einlaßventil (6) geschlossen ist kann in Richtung Turbine (12) kein Wasser fließen. Durch das einströmende Wasser entsteht Überdruck im Druckausgleichsbehälter (11).

Unterdessen erzeugt der Energiewandler Unterdruck im T-Stück (8). Das Auslaßventil (7) wird geschlossen, das Einlaßventil (6) öffnet. Nun bewirkt der gespeicherte Druck im Druckaus gleichsbehälter, daß Wasser durch die Turbine(12) in Richtung Einlaßventil (6) gedrückt wird. Durch die periodische Über- und Unterdruckerzeugung des Energiewandlers wird die Turbine (12) in Drehung versetzt. Diese mechanische Energie kann direkt genutzt werden.

Bei Anschluß eines Generators an die Turbine (12) kann elektrische Energie erzeugt werden.

Anstelle von Wasser können auch andere Flüssigkeiten Verwendung finden. Bei der Anordnung von Fig. 4 können Flüssigkeiten mit niedrigerem Siedepunkt eingefüllt werden. Dies hat den Vorteil, daß der Energiewandler bei geringeren Temperaturen betrieben werden kann. So kann z. B. auf Lichtbündelung bei Solarbetrieb verzichtet werden.

Anstelle eines einzigen Energiewandlers(EW) können zur Leistungssteigerung auch mehrere Energiewandler miteinander zusammengeschaltet werden. Dabei können auch Energiewandler unterschiedlicher Größe miteinander kombiniert werden.

Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 7 zeigen mögliche Kombinationen.

Fig. 5 zeigt die Parallelschaltung von 3 Energiewandlern. (EW1), (EW2) und (EW3) werden parallel an ein gemeinsames Rohr(1) angeschlossen.

Fig. 6 zeigt die Serienschaltung von 3 Energiewandlern. (EW1), (EW2) und (EW3) werden seriell aneinandergeflanscht und an ein gemeinsames Rohr(1) angeschlossen.

Fig. 7 zeigt eine gemischte Schaltung: Eine Parallelschaltung von 3 Energiewandlern. (EW4), (EW5) und (EW6) werden parallel an ein gemeinsames Rohr(1) angeschlossen.

Und eine Serienschaltung von 3 Energiewandlern. (EW1), (EW2) und (EW3) werden seriell aneinandergeflanscht und an ein gemeinsames Rohr(1) angeschlossen.

Durch den gemeinsamen Anschluß an Rohr(1) bei Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 7 können diese Kombi nationen in Fig. 2, Fig. 3 und Fig. 4 anstelle des einen Energiewandlers verwendet werden.

Claims

1. Anordnung zur Umwandlung von Wärmeenergie in periodisch pulsierende pneumatische Energie, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung folgende Merkmale aufweist:
Sie besteht aus einem kreisrunden Deckelblech (1), einem Bodenblech (2) in derselben Form und Größe wie (1) sowie einem geschlossenen Blechring (3) der die Seitenwand der Anordnung bildet. Deckelblech (1), Blechring (3) und Bodenblech (2) werden miteinander zu einem flachen Behälter dicht verbunden. Am Blechring (3) wird das Rohr (4) so angeflanscht, daß das Rohr Verbindung zum Innenraum des Behälters hat.
Diese Anordnung (Energiewandler) wird mit Flüssigkeit gefüllt und Wärmeenergie (5) wird zu geführt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit ihr ein Boot betrieben wird:
Der mit Wasser gefüllte Energiewandler wird auf einem Boot so montiert, daß das Rohr (4) in das Wasser (6) taucht. Wird dem Energiewandler nun Wärmeenergie (5) zugeführt, so entstehen periodisch Druck- und Unterdruckwellen am Rohrende (4) die das Boot antreiben.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit ihr eine Pumpe betrieben wird: Der Energiewandler wird mit einem T-Stück (8) verbunden. Rechts von der Verbindungsstelle befindet sich das Einlaßventil (6) mit angeschlossener Saugleitung (9). Links von der Verbindungsstelle befindet sich das Auslaßventil (7) mit angeschlossener Druckleitung (10). Die Saugleitung (9) taucht in Wasser (11) ein. Periodisch erzeugt der Energiewandler Überdruck und Unterdruck im T-Stück (8). Bei Unterdruck öffnet das Einlaßventil (6) - Wasser von der Saugleitung (9) wird angesaugt. Bei Überdruck wird das Einlaßventil (6) geschlossen und das Auslaßventil (7) geöffnet - Wasser wird in die Druckleitung (10) gepumpt. Die Druckleitung (10) bringt das Wasser auf ein höheres Niveau.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit ihr eine Turbine betrieben wird: Der Energiewandler wird mit einem T-Stück (8) verbunden. Rechts von der Verbindungsstelle befindet sich das Einlaßventil (6) mit angeschlossener Saugleitung (9). Links von der Verbindungs stelle befindet sich das Auslaßventil (7) mit angeschlossener Druckleitung (10) sowie dem Druck ausgleichsbehälter (11).
Der Druckausgleichsbehälter (11) ist ein mit Luft gefüllter, kugelförmiger Behälter, wie er in Hei zungsanlagen verwendet wird. Das Ende der Druckleitung (10) ist mit dem Eingang der Turbi ne (12) verbunden. Der Ausgang der Turbine (12) ist mit der Saugleitung (9) verbunden. Diese Anordnung bildet einen geschlossenen Kreislauf.
Periodisch erzeugt der Energiewandler Überdruck und Unterdruck im T-Stück (8). Bei Überdruck öffnet das Auslaßventil (7), gleichzeitig schließt das Einlaßventil (6). Wasser strömt durch das Auslaßventil (7) in den Druckausgleichsbehälter (11).
Da das Einlaßventil (6) geschlossen ist kann in Richtung Turbine (12) kein Wasser fließen. Durch das einströmende Wasser entsteht Überdruck im Druckausgleichsbehälter (11).
Unterdessen erzeugt der Energiewandler Unterdruck im T-Stück (8). Das Auslaßventil (7) wird geschlossen, das Einlaßventil (6) öffnet. Nun bewirkt der gespeicherte Druck im Druckaus gleichsbehälter, daß Wasser durch die Turbine (12) in Richtung Einlaßventil (6) gedrückt wird.
Durch die periodische Über- und Unterdruckerzeugung des Energiewandlers wird die Turbine (12) in Drehung versetzt. Diese mechanische Energie kann direkt genutzt werden.

5. Anordnung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anschluß eines Generators an die Turbine(12) elektrische Energie erzeugt werden kann.

6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in dieser ge schlossenen Anordnung einen geringeren Siedepunkt als Wasser haben darf.

7. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere dieser Anordnungen kombiniert werden: Parallelschaltung, Reihenschaltung, gemischte Schaltung.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß kombinierte Anordnungen verwendet werden um Boote (Anspruch 2), Pumpen (Anspruch 3) und Turbinen (Anspruch 4) anzu treiben.