DE20316527U1 - Device with water-cooled elements for direct converting of solar energy into mechanical energy has one or more beam systems which include U-form frame with lower beam of brass or aluminum, each frame having tensioning band of steel - Google Patents

Device with water-cooled elements for direct converting of solar energy into mechanical energy has one or more beam systems which include U-form frame with lower beam of brass or aluminum, each frame having tensioning band of steel Download PDF

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Abstract

The device with water-cooled elements for the direct converting of solar energy into mechanical energy has one or more beam systems which include a U-form frame with a lower beam of brass or aluminum, each frame having a tensioning band (2) of steel. A bath with cooling water is located below the beam and above the beam is a sun screen (3) which can shade or uncover the beam. A toothed rack is installed vertically in the middle of the beam and meshes with a toothed wheel by means of a spring. The toothed wheel rotates a flywheel which through a shaft transmits movement to an electric generator.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet Solarenergetik, konkret auf den Geräten für die direkten Transformation der Energie der Sonnenstrahlen in der mechanischen Energie, ohne 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.The The invention relates to the field of solar energy, specifically the devices for the direct transformation of the energy of the sun's rays in the mechanical Energy, without the intermediate use of liquid or gaseous substances based. Devices for exploitation of solar radiation contained energy are in great Number known. Devices but where the heat radiation the sun over the thermally induced length and volume changes, which almost all substances are inferior, converted directly into mechanical energy and used to drive machinery are little known.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Eine derartige Vorrichtung ist gründsätzlich aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 3331933 A1 (1985) „Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenwärme in mechanische und/oder hydraulische Energie" bekannt, und der Erfinder behauptet; dass das die erste Vorrichtung zur direkten 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.Such a device is basically from the German Offenlegungsschrift DE 3331933 A1 (1985) "Apparatus for Converting Solar Heat Into Mechanical and / or Hydraulic Energy", and the inventor claims that this is the first apparatus for the direct conversion of solar energy into mechanical energy. The disadvantage of this device is the very small temperature extension of the metallic rods and the following low productivity of such a device.

Aber früher war schon der US Patent 4075847 (1978) „Direct conversion of solar energy to mechanical energy" („Die direkte Transformation der Sonnenenergie in die mechanischen Energie") bekannt. Da wird der Stab aus der hochmolekularen Verbindung verringert und verlängert (mehr als das Metall) bei der aufeinanderfolgenden Erwärmung und Abkühlung ähnlich dem Muskel des lebenden Wesens. Der Nachteil dieser Vorrichtung ist gleich dem obengenannten.But earlier was already the US patent 4075847 (1978) "Direct conversion of solar energy to mechanical energy "(" The direct Transformation of solar energy into mechanical energy ") the rod of the high-molecular compound decreases and lengthens (more as the metal) in successive heating and cooling similar to Muscle of the living being. The disadvantage of this device is same as the above.

Zahlreiche 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 man nun der Stößel des Druckhubzylinder über eine Zahnstange ein Zahnrad an. Mit Hilfe des drehenden Zahnrades wird über ein Getriebe ein Generator angetrieben, der elektrische Energie erzeugt.Numerous devices are known in which the sun's rays first heat the liquid or gas, then those are expanded and expel the piston, which produces the work in its own motion. For example, the publication is DE 100 61 119 A1 (2002): The sun's rays heat the water and the pressure in the pipe is increased. When increasing the pressure in the solar system by heat radiation now drives the plunger of Druckhubzylinder a rack on a gear. With the help of the rotating gear, a generator is driven by a gear, which generates electrical energy.

Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist es zum ersten von Nachteilen, dass die Veränderungen des Umfanges bei der Erwärmung der Flüßigkeiten und der Gase sehr klein ist und sher langsam geht. Und zweitens ist das Vorhandensein der Zwischenoperationen nach das Erwärmen der Flüßigkeiten und der Gase, dass die Technologie bedeutend kompliziert wird.at these known devices, it is the first of disadvantages, that the changes of the Extent in the warming of the fluids and The gas is very small and goes slowly. And secondly the presence of intermediate operations after heating the Liquids and the gases that the technology becomes significantly complicated.

Der nächste Prototype sind meine Gebrauchsmusteranmeldung 203 06 393.7 vom 24.04.03 " Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in mechanische Energie" und meine Patentanmeldung 10319 070.8 vom 28.04.03 „Verfahren zur direkten Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in mechanische Energie und Vorrichtung für seine Verwirklichung", die aus einem Satz der Geräte bestehen, wobei jedes Gerät ein Bimetallbalken ist. Sie haben aber die Luftabkühlung, was ein Mangel ist.Of the next Prototype are my utility model application 203 06 393.7 from 24.04.03 "device for Conversion of solar energy into mechanical energy "and my patent application 10319 070.8 from 28.04.03 "Procedure for direct conversion of solar energy into mechanical energy Energy and device for its realization ", which consists of a set of devices exist, with each device is a bimetal beam. But you have the air cooling, what a defect is.

Für das Erhalten großer Leistungsfähigkeit braucht man die Sonnenenergie um den großen Platz auf die Oberfläche der Erde mit Hilfe von den Spiegeln zu sammeln. Solcher Satz der Spiegel schnell und genau von einem Gerät auf anderen, wie im Prototyp, umzudrehen, ist unmöglich, deshalb jedes Gerät den eigenen Satz der Spiegel haben muss. Von hier aus ist die Notwendigkeit des Sonnenschirmes. Habend den Satz der Spiegel, wird das Bimetallelement schnell erwärmt und gebogen. Aber seine Abkühlung mit der Luft und das Gerademachen geschieht langsam. Es verringert die Effektivität des Funktionierens des Gerätes. Die Beschleunigung der Abkühlung ist die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung. Um diese Aufgabe zu lösen, ist die Vorrichtung mit der Wasserkühlung versorgt.For getting greater Efficiency needs you get the solar energy around the big space on the surface of the To collect earth with the help of the mirrors. Such a set of mirrors quickly and exactly one device to turn around on others, as in the prototype, is impossible, therefore every device have to have their own set of mirrors. From here is the need of the parasol. Having the set of mirrors, the bimetallic element becomes heated quickly and bent. But his cooling with the air and straightening happens slowly. It decreases the effectiveness the functioning of the device. The acceleration of the cooling is the main object of the present invention. To this task to solve, the device is supplied with the water cooling.

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 und schnelleren Abkühlüng zu machen.Of the present invention is based on the object that the direct Transformation of the energy of the sun's rays in the mechanical Work more effective for the bill of bigger size of change the shape of the working element and faster cooling.

Diese Aufgabe wird bei das Benutzen des gebogenenfähigen bimetallischen Balkens als Arbeitselement erfindungsgemäß gelöst.These Task becomes with the use of the bendable bimetallic beam solved according to the invention as a working element.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit besonders einfachen Mitteln. Die Vorrichtung besteht aus bimetallischem Balkensystem, auf die die Sonnenstrahlen fallen. Über ihm ist der Sonnenschirm angeordnet, der sich in zwei Positionen befinden kann: in erste Position beschattet er den Balken und in zweite Position macht er das nicht.The Invention solves this task with particularly simple means. The device exists made of bimetallic beam system, on which the sunbeams fall. Over him the parasol is arranged, which are in two positions can: in the first position he shadows the beam and in second position he does not do that.

Man annimmt, dass zuerst der Balken geradlinig ist und der Sonnenschirm in zweiter Position ist. Der Balken unter der Wirkung der Sonnenstrahlen wird nach unten gebogen und mit Hilfe von der gefederten Zahnstange dreht das Zahnrad und durch ihn das Schwungrad. Das Schwungrad übergibt die Bewegung dem Elektrogenerator.you assume that first the beam is straight and the sunshade is in second position. The beam is under the action of the sun's rays bent down and rotated with the help of the sprung rack the gear and through him the flywheel. The flywheel passes the movement to the electric generator.

Wenn die Durchbiegung des Balkens zu maximal sich nähert, taucht der Balken mit der Absicht der schnellen Abkühlung ganz oder teilweise in das Bad mit dem kalten Wasser herab. Gleichzeitig besetzt der Sonnenschirm die erste Position, schützend den Balken von den Sonnenstrahlen. Bei der Abkühlung wird der Balken geradlinig, er verlässt das Wasser, und der Sonnenschirm geht in die zweite Position über. Im Wasser geht die Abkühlung schneller als in der Luft.If As the deflection of the beam approaches to maximum, the beam dips along the intention of rapid cooling wholly or partly down to the bath with the cold water. simultaneously The parasol occupies the first position, protecting a beam from sunrays. When cooling the beam becomes straight, it leaves the water, and the parasol goes to the second position. In the water, the cooling goes faster than in the air.

Das bimetallische Balkensystem ist aus zwei "Schichten" erledigt: die untere "Schicht" ist wie ein frei unterstützter U-förmiger Rahmen gefertigt, der von unten einen Doppel-T-Profil-Balken einschließt, der aus Messing oder aus Aluminium verfertigt ist, die die größere als Stahl Koeffizienten der Temperaturverlängerung haben (das Messing hat α = 0,000030 und das Aluminium hat α = 0,0000238). Für schnellere Erwärmung des Balkens ist der mit einer schwarzer Farbe abgedeckt.The Bimetallic beam system is made up of two "layers": the lower "layer" is like a free one supported U-shaped Frame, which includes a double-T-profile beam from below, the Made of brass or aluminum, the larger than Steel coefficients of temperature extension have (the brass has α = 0.000030 and the aluminum has α = 0.0000238). For faster warming the bar is covered with a black paint.

Die obere "Schicht" ist wie ein Stahlzugband dieses Rahmens verfertigt, das nach den Enden zum Konsolen des Doppel-T-Profil-Balkens fixiert ist, und wie das ausgedehnten Element wirkt. Der Stahl hat kleineren Koeffizient der Temperaturverlängerung α = 0,000012. Das Zugband befindet sich innerhalb vom wärmeisolierenden Überzug.The upper "layer" is like a steel drawstring this Frame made after the ends to the console of the double T-profile beam is fixed, and how the expanded element works. The steel has smaller ones Coefficient of temperature extension α = 0.000012. The drawstring is located inside the heat-insulating cover.

Bei dem Gerademachen des Doppel-T-Profil-Messingbalkens kommen die gezahnte Zahnstange und das gezahnte Rad aus dem Zahneingriff heraus, um das Drehen des Schwungrades nicht zu behindern.at the straightening of the double-T-profile brass beam comes the toothed Rack and toothed wheel out of tooth mesh to not to hinder the rotation of the flywheel.

Mehrere solche Vorrichtungen können auf einer Welle ständig arbeiten, um das Schwungrad in Schwung bringen. Ihre Umläufe der Bewegung sind so gewählt, dass als eine Gruppe der Balkensysteme erwärmt sich und bewegt sich nach unten, kühlen sich die übrigen ab und bewegen sich nach oben.Several such devices can on a wave constantly work to get the flywheel going. Your rounds of Movement are chosen that as a group of beam systems heats up and moves to down, cool down the remaining off and move up.

Benutzt man solches eine Vorrichtung, um das Wasser aus dem Brunnen in der Wüste zu gewinnen, kann man die Welle des Schwungrades direkt an die Pumpe anschließen. Man kann das Bad für die Abkühlung des Balkens mit Brunnenwasser anzufüllen und die Vermischung des Wassers für die bessere Abkühlung vorzusehen.Used One such device to get the water from the well in the Desert too You can win the wave of the flywheel directly to the pump connect. You can use the bathroom for the cooling off of the beam to fill with well water and the mixing of the Water for the better cooling provided.

TECHNISCHE LÖSUNGTECHNICAL SOLUTION

Die Vorrichtung mit wassergekühltenen Elementen zur direkten Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in mechanische Energie besteht aus folgenden Teilen:The Device with water-cooled Elements for direct conversion of solar energy into mechanical energy consists of the following parts:

11
der U-förmige Rahmen aus Messing oder aus Aluminiumof the U-shaped Frame made of brass or aluminum
22
das Zugband aus Stahl mit wärmeisolierendem Überzugthe Drawstring made of steel with heat-insulating coating
33
der Sonnenschirmof the parasol
44
das Bad mit dem kühlenden Wasserthe Bath with the cooling water
55
die Zahnstangethe rack
66
das Zahnradthe gear
77
die Federthe feather
88th
die Wellethe wave
9 9
das Schwungradthe flywheel
1010
der Elektrogeneratorof the electric generator
1111
die Sonnenstrahlenthe Sunbeams

Die Vorrichtung mit wassergekühltenen Elementen zur direkten Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in mechanische Energie besteht aus einem Balkensystem mit einem Sonnenschirm. Der Balken 1 ist aus dem Metall mit mehr größerem Koeffizient der termischen Ausdehnung als das obere Zugband 2 erledigt. Das Balkensystem ist nach den Enden frei gestützt. Unter die Einwirkung der Sonnenstrahlen wird das Balkensystem erwärmt und nach unten gebogen, weil die Verlängerung des Zugbands weniger als die Verlängerung des Balkens ist. Für die bessere Absorption der Strahlungsenergie der Sonne ist der Balken mit der schwarzen Farbe abgedeckt. Über ihm ist der Sonnenschirm 3 angeordnet, der sich in zwei Positionen befinden kann: in erster Position beschattet er das Balkensystem und in zweiter Position behindert er die Sonnenstrahlen nicht, um den Balken zu erwärmen, Unter dem Balkensystem befindet sich das Bad mit dem kühlenden Wasser. Zum Rand dieses Bades ist der Sonnenschirm befestigt.The device with water-cooled elements for the direct conversion of solar energy into mechanical energy consists of a beam system with a parasol. The bar 1 is made of the metal with more larger coefficient of thermal expansion than the upper tension band 2 done. The beam system is freely supported after the ends. Under the action of the sun's rays, the beam system is heated and bent downwards because the extension of the tension band is less than the extension of the beam. For better absorption of radiant energy of the sun the beam is covered with black color. Above him is the parasol 3 It can be located in two positions: in the first position it shadows the beam system and in the second position it does not obstruct the sun's rays to heat the beam. Under the beam system is the bath with the cooling water. To the edge of this bath, the parasol is attached.

Es ist angenommen, dass der Sonnenschirm zuerst in zweiter Position sich befindet. Unter der Wirkung der Sonnenstrahlen wird der Balken erwärmt, dabei wird sie nach unten gebogen und ihr wesentlicher Teil taucht in das Bad 4 mit dem Wasser herab. Am Ende der Deformation stößt der Balken gegen die Hebelstange, dann der Sonnenschirm geht in die erste Position über dem Balkensystem und beschattet das Balkensystem.It is assumed that the sunshade is first in second position. Under the action of the rays of the sun, the beam is warmed up, bent downwards and its essential part is immersed in the bath 4 down with the water. At the end of the deformation the beam pushes against the lever rod, then the sunshade goes into the first position above the beam system and shadows the beam system.

In der Mitte der Balkenslange ist die Zahnstange 5 angeordnet, die nur bei ihrer Bewegung nach unten das Zahnrad 6 dreht. Bei der Bewegung der Zahnstange nach oben wirken sie nicht zusammen. Es gibt eine Feder 7, die die Zahnstange an das Zahnrad drückt.In the middle of the bar length is the rack 5 arranged, which only when moving down the gear 6 rotates. When moving the rack upwards they do not work together. There is a spring 7 pushing the rack to the gear.

Das Zahnrad dreht die Welle 8 mit dem Schwungrad 9, das das Drehen an den Rotor des Elektrogenerators 10 übergibt.The gear rotates the shaft 8th with the flywheel 9 that turning on the rotor of the electric generator 10 passes.

Auf einer Welle sind gleichzeitig mehrere Geräte sich befinden. Ihre Umläufe der Bewegung sind so gewählt, dass wenn eine Gruppe der Balkensysteme erwärmt sich und bewegt sich nach unten, kühlen sich die übrigen ab.On a wave are simultaneously several Ge Council are located. Their rounds of movement are chosen so that when one group of the beam systems heats up and moves down, the others cool off.

Sonnenschirm ist im Querschnitt Γ- förmig und stellt den langen harten Streifen vor, der gelenkweise zur Wand des Bades im Oberpunkt befestigt ist. Der Streifen 3, aus dem der Sonnenschirm besteht, überlappt teilweise die Innerenabmessung des Bades, und wenn der Balken 1 nach unten herabfällt, drückt er auf diesen Teil des Streifens und zwingt den Sonnenschirm, die erste Position zu besetzen. Wenn der Balken 1 nach oben steigt, drückt er auf den Vorsprung in das Oberteil des Streifens und zwingt den Sonnenschirm, die zweite Position zu besetzen.Parasol is Γ-shaped in cross-section and presents the long hard strip, which is hinged to the wall of the bath at the top. The stripe 3 of which the parasol is made partially overlaps the inner dimension of the bath, and if the beam 1 When it falls down, it presses on that part of the strip and forces the parasol to occupy the first position. If the bar 1 As it rises, it presses on the ledge in the top of the strip, forcing the parasol to occupy the second position.

Die Erfindung wird mittels mehrere Zeichnungen näher erläutert. Sie zeigen:The The invention will be explained in more detail by means of several drawings. They show:

1 – die Vorrichtung im Grundriss 1 - The device in plan

2 – Ansicht A in 1 2 - View A in 1

3 – Querschnitt 1–1 in 1 3 - Cross-section 1-1 in 1

4 – Querschnitt 2–2 in 2 4 - Cross-section 2-2 in 2

5 – der Sonnenschirm in zweiter Position 5 - The parasol in second position

6 – die Zwischenlage des Sonnenschirms 6 - the liner of the parasol

7 – der Sonnenschirm in erster Position. 7 - The parasol in the first position.

Claims (1)

Die Vorrichtung mit wassergekühltenen Elementen zur direkten Umwandlung von Sonnenstrahlungsenergie in mechanische Energie, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung aus folgenden Merkmalen besteht: – aus einem oder mehrere Balkensysteme, die die U-förmige Rahmen mit untenem Balken aus Messing oder aus Aluminium einschließen, und jeder Ramen ist mit einem Zugband aus Stahl versorgt; – unter dem Balken des U-förmigen Rahmens befindet sich ein Bad mit kühlendem Wasser; – über dem Balken ist der Sonnenschirm angeordnet, der sich in zwei Positionen befinden kann: in erste Position beschattet er den Balken und in zweite Position macht er das nicht; – der Sonnenschirm ist wie eine harte Streifen erledigt und am Rand des Bades beweglich angefestet; – mitte der Balken ist eine Zahnstange senkrecht angeordnet, die ein Zahneingriff mit dem Zahnrad mit Hilfe der Feder hat, aber nur als die Zahnstange nach unten sich bewegt; – das Bad ist mit kaltem Wasser angefüllt und das Wasserspiegel befindet sich unter dem Balken, wobei der Abstand vom Wasserspiegel bis zum Balken ist so ausgewählt, dass der gebogener Balken ins Wasser teilweise eintaucht; – man vermischt das Wasser; – das Zahnrad dreht das Schwungrad, das durch die Welle die Bewegung dem Elektrogenerator übergibt; – das Balken befindet sich unter der Sonnenstrahlen.The device with water-cooled elements for the direct conversion of solar energy into mechanical energy, characterized in that the device consists of: - one or more beam systems, including the U-shaped frames with bottom beam of brass or aluminum, and each Ramen is supplied with a steel drawstring; - Under the beam of the U-shaped frame is a bath with cooling water; - above the beam, the parasol is arranged, which can be in two positions: in the first position it shadows the beam and in the second position it does not; - The parasol is done like a hard strip and fixed movably on the edge of the bath; - Center of the bars, a rack is arranged vertically, which has a tooth engagement with the gear by means of the spring, but only when the rack moves down; - the bath is filled with cold water and the water level is under the beam, with the distance from the water level to the beam being selected so that the curved beam is partially submerged in the water; - you mix the water; - The gear rotates the flywheel, which passes through the shaft movement to the electric generator; - the beam is under the sun's rays.
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