DE20306393U1

DE20306393U1 - Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in mechanische Energie

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Publication number: DE20306393U1
Application number: DE20306393U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-04-24
Filing date: 2003-04-24
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2013-04-25

Abstract

Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in mechanische Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aus folgenden Teilen besteht:
– aus zwei bimetallischen Balken, wobei ist der Oberstreifen des Balkens aus dem Metall mit der größeren linearen Erweiterung erledigt ist, als der Unterstreifen,
– aus dem Sonnenschirm,
– aus der gefederten Zahnstange, die mit der Leitschine versorgt ist und mit dem Zahnrad zusammenwirkt,
– aus dem Schwungrad, das mit dem Zahnrad an gemeinsamer Welle angeordnet ist und durch ein Getriebe den Rotor des Elektrogenerators in Drehbewegung versetzt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet Solarenergetik, konkret auf den Geräten für die direkte Transformation der Energie der Sonnenstrahlen in der mechanischen Energie, entgehend die Zwischenbenutzung der flüssigen oder gasartigen Stoffe bezogen.
Vorrichtungen zur Ausnutzung der in der Sonnenstrahlung enthaltenen Energie sind in großer Zahl bekannt. Vorrichtungen aber, bei denen die Wärmestrahlung der Sonne über die thermisch bedingten Längen- und Volumensveränderungen, denen fast alle Stoffe unterlegen, direkt in mechanische Energie umgesetzt und zum Antrieb von Maschinen verwendet wird, sind wenig bekannt.
HINTERGRUND
Eine derartige Vorrichtung ist grundsätzlich aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 3331933 A1 (1985) „Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenwärme in mechanische und/oder hydraulische Energie" bekannt, und der Erfinder behauptet; dass das die erste Vorrichtung zur direkte Umwandlung von Sonnenenergie in mechanische Energie ist. Da benutzt man die lineare Formveränderungen in Längsrichtung als Schub- oder Zugbewegungen. Der Nachteil dieser Vorrichtung ist sehr kleine Temperaturverlängerung der metallischen Stäbe und von hier folgende kleine Produktivität solches Gerätes.
Aber früher war schon der US Patent 4075847 (1978) „Direct conversion of solar energy to mechanical energy" („Die direkte Transformation der Sonnenenergie in die mechanischen Energie") bekannt. Da wird der Stab aus der hochmolekularen Verbindung verringert und verlängert (mehr als das Metal) bei der aufeinanderfolgenden Erwärmung und Abkühlung ähnlich dem Muskel des lebenden Wesens. Der Nachteil dieser Vorrichtung ist gleich dem obengenannten.
Die zahlreichen Geräte sind bekannt, in denen die Sonnenstrahlen zuerst die Flüßigkeit oder das Gas erwärmen, dann jene werden ausgedehnt und stoßen den Kolben hinaus, der bei der eigenen Bewegung die Arbeit erzeugt. Z.B. ist die Offenlegungsschrift DE 100 61 119 A1 (2002): Die Sonnenstrahlen erwärmen das Wasser und im Rohr wird der Druck erhöht. Bei einer Druckerhöhung in der Solaranlage durch Wärmeeinstrahlung treibt nun der Stößel des Druckhubzylinder über eine Zahnstange oder ähnlichem ein Zahnrad an. Mit Hilfe des drehenden Zahnrads wird über ein Getriebe ein Generetor angetrieben, der elektrische Energie erzeugt.
Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist es zum einen von Nachteil, dass die Veränderungen des Umfanges bei der Erwärmung der Flüßigkeiten und der Gase sehr klein ist. Und zweitens ist das Vorhandensein der Zwischenoperationen nach das Erwärmen der Flüßigkeiten und der Gase, dass die Technologie bedeutend kompliziert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dass die direkte Transformation der Energie der Sonnenstrahlen in der mechanischen Arbeit wirksamer für die Rechnung der größeren Größe der Veränderung der Form des Arbeitselementes zu machen.
Diese Aufgabe wird bei das Benutzen des gebogenen bimetallischen Balkens als Arbeitselement erfindungsgemäß gelöst.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit besonders einfachen Mitteln. Die Vorrichtung besteht aus zwei nebeneinander angeordneten bimetallischen kragen Balken, auf die die Sonnenstrahlen fallen. Über ihnen ist der Sonnenschirm angeordnet, der sich in zwei Positionen befinden kann: er beschattet abwechselnd zuerst einen Balken und dann den anderen.
Der erste bimetallische Balken, der unter der Wirkung der Sonnenstrahlen sich befindet, wird nach unten gebogen und mit Hilfe von der Zahnstange dreht das Zahnrad und durch ihn das Schwungrad. Das Schwungrad übergibt die Bewegung dem Elektrogenerator.
Wenn der erste von der Sonne beleuchtete Balken bis zu der unteren Lage kommt, geht der Sonnenschirm in die Position über diesem Balken über und wird der zweite Balken beleuchtet. Jetzt dreht schon der zweite Balken das Schwungrad und der erste Balken kühlt sich ab und steigend nach oben biegt sich gerade. Bei der rückgängigen Bewegung wirken die Zähne der Zahnstange mit dem Zahnrad nicht zusammen. Dann wird der Prozess wiederholt.
Für das schnellere Erkalten der Balken in ihnen Inneren ist ein Kanal mit der kühlenden Flüßigkeit erledigt. Und für die schnellere Erwärmung der Balken sind die Oberstreifen mit der schwarzen Farbe abgedeckt.
Der bimetallische Balken besteht von zwei Streifen aus verschiedenen Metalle, die geklebt, vernietet oder geschweisst sind nach ganzer Länge. Die Streifen sind aus den Metallen mit verschiedenen Koeffizienten der Temperaturverlängerung erledigt. Für das Beispiel sind die Koeffiziente der Temperaturverlängerung gleich(1/Grad):

- der Stahl = 0,000012

- das Gusseisen = 0,0000105

- Al = 0,0000238

- Zn = 0,000030
Der bimetallische Balken ist so angeordnet, dass oben, von der Seite, die mit den Sonnenstrahlen beleuchtet ist, befindet sich die Streife Metall mit dem größeren Koeffizient der linearen Verlängerung bei der Erwärmung. Und die zweite Streife aus Metall mit dem kleineren Koeffizient befindet sich unter ihm und wird nicht so schnell sei ( und nicht so stark) erwärmt.
Auf die Oberfläche des Balkens ist der Meßgeber eingerichtet, der die Größe der Verlängerungen der äußersten Fiber bei der Biegung des Balkens aufzeigt. Seine Anzeigen werden vom Steuereinrichtung systematisch ausgelesen, und wenn die Verschiebung des Balkens nach unten aufhört, hört auch die Verlängerung der äußersten Fiber auf in diesem Moment schaltet man automatisch die Ausführungsvorrichtung ein, um den Sonnenschirm in die zweite Position zu übersetzen.
Der Meßgeber wird an der Stelle des maximalen Momentes, das heißt in festes Klemmlager des kragen Balkens aufgeklebt.
Wie die Variante versammeln sich die Sonnenstrahlen von den großen Flächen mit Hilfe von der Gruppe der parabolischen Spiegel, die die abgespiegelten Sonnenstrahlen im Punkt der Erwärmung auf einem des Balkens sich konzentrieren. Wenn dieser Balken vollständig durchbiegt wird und seine Bewegung nach unten aufhören wird, verlegt die Ausführungsvorrichtung den Punkt der Erwärmung auf anderen Balken. In diesem Fall wird der Bildschirm nicht gefordert.
TECHNISCHE LÖSUNG
Die Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in mechanische Energie besteht aus zwei bimetallische Balken 1, die an einem Ende wie ein Kragträger eingeklemmt sind. Der Oberstreifen der Balken ist aus dem Metall mit mehr größerem Koeffizient der linearen Erweiterung als der unterer erledigt. Für die bessere Absorption der Strahlungsenergie der Sonne ist der Oberstreifen mit der schwarzen Farbe abgedeckt. Beide Balken sind nebeneinander angeordnet. Über ihnen ist der Sonnenschirm 2 angeordnet, der sich in zwei Positionen befinden kann: er beschattet abwechselnd zuerst einen Balken und dann den anderen. Es ist angenommen, dass der Sonnenschirm zuerst über dem zweiten Balken sich befindet. Beide Balken befinden sich unter der Einwirkung der Sonnenstrahlen 3. Sich befindender unter die Einwirkung der Sonnenstrahlen der bimetallische Balken wird erwärmt und nach unten gebogen.
Auf dem freien Ende des Balkens ist die gefederte Zahnstange 4, die mit der Leitschine 5 versorgt ist, erlaubend ihr nur nach oben und nach unten versetzt zu werden. Die Feder 6 drückt die Zahnstange an das Zahnrad.
Die Zahnstange dreht das Zahnrad 7 nur bei der Bewegung nach unten, und bei der Bewegung der Zahnstange nach oben wirken sie nicht zusammen. Das Zahnrad befindet sich auf der gemeinen Welle 8 mit dem Schwungrad 9, das durch das Getriebe 10 das Drehen an den Rotor 11 des Elektrogenerators übergibt.
Auf die Oberfläche jedes Balkens in der Zone des maximalen Biegemoments neben dem eingeklemmten Ende ist der Meßgeber 12 der Deformationen eingerichtet. Wenn die Bewegung des Balkens nach unten unter der Wirkung der Erwärmung aufhört, hören gleichzeitig die Deformationen der Fiberen des Balkens auf Der Meßgeber legt das Stehenbleiben fest und sendet das Signal darüber in das verwaltenden Gerät (bedingt ist nicht aufgezeigt). Nach diesem Signal setzt das verwaltende Gerät den Sonnenschirm in die zweite Lage über über dem ersten Balken. Jetzt kühlt der erste Balken ab und zweiter Balken wird erwärmt.
Bei der Erwärmung dieses zweiten Balkens geschieht die Bewegung nach unten seines freien Endes mit der Zahnstange. Durch das Zahnrad dreht sie das Schwungrad in der selben Richtung des Drehens, wohin es mit der ersten Balken sich gedeht hat. Und der erste Balken abkühlend biegt sich gerade, sein freies Ende steigt nach oben bis zu dem Ausgangszustand. Dann wird der Zyklus wiederholt. Für die Beschleunigung der Abkülung innerhalb von den Balken sind die Höhlen gemacht, in die die kühlende Flüßigkeit geleitet ist.
Die Erfindung wird mittels drei Zeichnungen näher erläutert. Sie zeigen:
1 – die Vorrichtung im Grundriss
2 – Querschnitt 1–1 in 1
3 – Fragment A in der 2

1: bimetallische Balken
2: der Sonnenschirm
3: die Sonnenstrahlen
4: gefederte Zahnstange
5: die Leitschine der Zahnstange
6: Federn der Zahnstange
7: das Zahnrad
8: die Welle
9: das Schwungrad
10: das Getriebe
11: Rotor des Elektrogenerators

Claims

Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in mechanische Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aus folgenden Teilen besteht: – aus zwei bimetallischen Balken, wobei ist der Oberstreifen des Balkens aus dem Metall mit der größeren linearen Erweiterung erledigt ist, als der Unterstreifen, – aus dem Sonnenschirm, – aus der gefederten Zahnstange, die mit der Leitschine versorgt ist und mit dem Zahnrad zusammenwirkt, – aus dem Schwungrad, das mit dem Zahnrad an gemeinsamer Welle angeordnet ist und durch ein Getriebe den Rotor des Elektrogenerators in Drehbewegung versetzt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sonnenschirm hat zwei Positionen: eine ist über die ersten Balken und die zweite ist über die zweite Balken, um die Balken von die Sonne zu schatten.
Die Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in Inneren der Balken ist ein Kanal mit der kühlenden Flüßigkeit erledigt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beide Balken von oben mit schwarzer Farbe abgedeckt sind.
Die Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Oberfläche des Balkens der Meßgeber eingerichtet ist, der die Größe der Verlängerungen der äußersten Fiber bei der Biegung des Balkens aufzeigt.
Die Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einer Steuereinrichtung versorgt ist, die die Anzeigen vom Meßgeber systematisch liest und den Sonnenschirm in zwei Positionen übersetzen kann.
Die Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einer Gruppe der parabolischen Spiegel versehen ist, die die abgespiegelten Sonnenstrahlen im Punkt der Erwärmung auf einem der Balken sich konzentrieren und bei Signal von Steuervorrichtung den Punkt der Erwärmung auf anderen Balken mit der Hilge von der Ausführungsvorrichtung verlegen kann.