DE2153539A1 - Verfahren und vorrichtung zur energiegewinnung - Google Patents

Description

DipL-Ing. Friedridi Kohne

fiteittnwalt 5 Koto 1 / Postfach 250265

Anmelder ι Adolf Opfermann Dipl.-Chemiker

5Q38 Bodenkirchen b« Köln BarharastraAe 63 -

Verfahren und Vorrichtung zur Energiegewinnung

Sie Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Energiegewinnung aus einem wärmeenthaltenden Stoff, wobei zwischen einer Wär^egyelle, an welcher Wärme atigeführt wird_t und einer Energieentnahmestelle eine Temperaturdifferenz er-

|5Qwie auf Vorrichtungen ssur Diirchführung dieses

Energiegewinnung erfolgt} wenn man einmal von Wasserkraftwerken oder dergleichen ab.sieht_? in aller Regel durch Verbrennung Von Brennstoffen, wie beispielsweise Kohle, Braunköhie, Öl, penssin usw«_t mit dem ZieJ., eine Ternperatur-^ 4ifferenp fe£W, ein Wärmegefiüe zu ergseijgen_? welches mittels

oder dergleichen ausnutsbar ist.

Die vorliegende Erfindung weist den Weg einer völlig anderen Art von Energiegewinnung, wobei im wesentlichen von der Erkenntnisausgegangen wird, daß Stoffe aller Aggregatzustände unter der Wirkung eines starken mechanischen Kräftefeldes einer Wärmeteilung unterworfen werden, wie weiter unten noch näher erläutert ist.

8er Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Form der Energiegewinnung aus einem wärmeenth.a3.tenden Stoff zu schaffen*

gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Teraperatur4ifferenz mittels eines als Wärmeteiler wirkenden starken mechanischen Kräftefeldes erzeugt wird.

Hierauf aufbauend wird vorgeschlagen, daß das mechanische durch Zentrifugalkräfte gebildet wird·

aBderes, Verfahren auf der oben erläuterten Grundlage ergibt si$h dadurch, daß das mechanische Kräftefeld durch

gebildet wird.

ist es möglich, daß das mechanische Kräftefeld durch ei?i Pruckfeld gebildet wird·

Pie Sjrfindung umfaßt ferner Vorrichtungen zur Durchführung der pben erläuterten Verfahren.·

309820/OD27

Hierzu wird zunächst erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß ein mit hoher Drehzahl antreibbarer Rotor vorgesehen ist, daß im Bereich seiner Drehachse die Wärmequelle und im Bereich seines Umfanges die Energieentnahmestelle angeordnet sind, und daß zwischen Wärmequelle und Energieentnahraestelle Wärmeträger vorgesehen sind·

Hierauf aufbauend ergibt sich eine vorteilhafte Ausgestaltung

/axial

der Erfindung dadurch, daß der Wärmeträger als^ wärmeisolierter Gasraum, vorzugsweise mit Xenon gefüllter Raum, ausgebildet ist·

Weiterhin ist van Vorteil, daß der Rotor in einer stark evakuierten Kammer angeordnet ist.

Ferner ist es aus wärmewirtschaftlichen Gründen zweckmäßig, daß die Wärmequelle und/oder die Energieentnahmestelle als Wärmetauscher ausgebildet sind.

Im letzteren Falle empfiehlt es sich, daß der Wärmetauscher als Strahlungswärmetauscher ausgebildet ist.

Eine andere Art der Konstruktion ergibt sich dadurch, daß Wärmequelle und Energieentnahmestelle mit zu einem Stromkreis miteinander verbundenen Thermoelementen versehen sind.

Weiterhin wird im Rahmen der Erfindung einer derart ausge-

309820/0027

bildete Vorrichtung vorgeschlagen, daß der Rotor ein koaxial zur Drehachse drehbar gelagertes Rohr aufweist, an dessen Innenwand eine Anzahl ringscheibenförmiger Lamellen angeordnet ist, und auf dessen Außenwand eine Anzahl sich radial erstreckender Gaskammern befestigt ist.

In diesem letzteren Falle empfiehlt es sich, daß im Innern der ringscheibenförmigen Lamellen ein feststehendes, auf der Innenseite mit radialen Rippen versehenes Rohr angeordnet ist, und daß das Rohr mit Anschlüssen für die Zu- und Ableitung eines das Rohr durchströmenden, die Wäremequelle bildenden Mediums versehen ist.

Ferner wird auf den letzteren Konstruktionsgedanken aufbauend vorgeschlagen, daß die Gaskammern auf ihrem äußeren Umfang ebenfalls mit ringscheibenförmigen Lamellen versehen sind.

Eine weitere Verbesserung der Wärmeausnutzung ergibt sich dadurch, daß die Innenflächen der Gaskammern verspiegelt ausgebildet sindo

Eine andere erfindungsgemäße Konstruktion Wird in der Weise vorgeschlagen, daß der Kotor in einem Vakuumkessel angeordnet ist und aus mehreren konzentrisch und mit Abstand voneinander angeordneten druckfesten Rohren besteht, welche an den Enden mittels wärmeisolierender Ringscheiben geschlossen

309820/002?

und miteinander verbunden sind, und daß die so gebildeten zylindrischen Ringräume unter Gasdruck mit von innen nach außen abnehmendem Druck gesetzt sind, daß im Innern des Rotors koaxial mit der Rotordrehachse ein feststehendes, auf der Innenfläche mit radial verlaufenden Rippen versehenes Rohr angeordnet ist, welches mit Anschlüssen für die Zu- und Ableitung eines das Rohr durchströmenden, die Wärmequelle bildenden Mediums versehen ist, und daß der Rotor von feststehenden Siederohren umgeben ist·

Wiederum eine andere Vorrichtung gemäß der Erfindung erhält man dadurch, daß der Rotor in einem Vakuumkessel angeordnet ist, einen inneren und einen äußeren Zylinder sowie einen zwischen den beiden Zylindern gehaltenen Ring aus elektrisch nichtleitendem Material aufweist, daß zwischen Botor und Innenwandung des Vakuumkessels feststehende Siederohre vorgesehen sind, daß im Innern des Rotors koaxial mit der Rotordrehachse ein feststehendes, auf der Innenfläche mit radial verlaufenden Rippen versehenes Rohr angeordnet ist, welches mit Anschlüssen für die Zu- und Ableitung eines das Rohr durchströmenden Mediums versehen ist, und daß die Innenwandung des inneren Zylinders, die Außenwandung des äußeren Zylinders und die nach der Drehachse zuliegenden Siederohrhälften geschwärzt sind.

Wenn ein magnetisches Feld als me-chanisches Kräftefeld bevorzugt wird, ergibt sich eine konstruktive bzw. vorrichtungs·

J ü Ij η 2 f J / (J (\ 2 Ί

mäßige Lösung dadurch, daß ein von einem Isolierrohr umgebenes Thermoelement mit einer Lötstelle im Bereich eines starken magnetischen Feldes mit der anderen Lötstelle außerhalb des magnetischen Feldes angeordnet ist, und daß die außerhalb liegende Lötstelle mit einem Wärmetauscher versehen ist.

Eine andere Vorrichtung dieser Art wird dadurch geschaffen, daß mehrere kastenförmige, vorzugsweise im Querschnitt trapezförmige, Magnete mit Abstand voneinander zu einem Ring angeordnet sind, daß in den Zwischenräumen zwischen den Magneten gut wärmeleitende, mit Wärmeaustauschrippen versehene Verbindungselemente vorgesehen sind, und daß die Magnete mit Bohrungen zwecks Wärmeableitung versehen sind.

Wiederum eine andere konstruktive Lösung erhält man dadurch, daß mehrere Magnete ringförmig und mit Abstand voneinander angeordnet sind, daß die Magnete an den einander zugekehrten * Enden mit Pol schuhen aus magnetisierbarer^ Material versehen sind, daß diese Polschuhe mit Bohrungen zwecks Wärmeableitung versehen sind, und daß in den Zwischenräumen zwischen den benachbarten Polschuhen gut wärmeleitende, in Verbindung mit den Polschuhen stehende, zweckmäßig als Wärmetauscher ausgebildete Elemente der Wärmequelle vorgesehen sind.

Weiterhin wird in diesem Zusammenhang vorgeschlagen, daß eine Anzahl magnetisierbarer Blöcke ringförmig und mit Abstand

/•elektrisch schlecht leitendem

509820/0027

voneinander angeordnetist, daß in den Zwischenräumen von dem die Wärmequelle darstellenden Medium durchströmte Wärmetauscher mit guter Wärmeleitfähigkeit vorgesehen sind, daß die Blöcke mit Bohrungen zwecks Wärmeableitung versehen sind, und daß mindestens ein Block von einem gut wärmeisolierten Kasten umgeben ist, in welchem eine sehr tiefe Ultraleitfähigkeit erzeugende Temperatur aufrechterhalten und eine stromdurchflossene Spule angeordnet ist.

Bei starkem Wärmeentzug aus dem die Wärmequelle darstellenden Medium, das beispielsweise Flußwasser oder Meerwasser sein kann, ist nicht auszuschließen, daß sich an den Wärmeübergangsflächen zwischen den Bauelementen der Wärmequelle einerseits und den Bauelementen des Wärmeteilers andererseits Eisansätze bilden. Hm dies zu vermeiden, wird im Rahmen der Erfindung ferner vorgeschlagen, daß Rotor und/oder Innenrohr in Achsrichtung zueinander verschiebbar eingerichtet sind.

Diese Maßnahme gilt auch sinngemäß für andere konstruktive Ausführungen, die nicht mit einem Rotor arbeiten.

Es wurde weiter oben ausgeführt, daß das mechansiche Kräftefeld durch ein Druckfeld gebildet werden kann. Eine konstruktive Lösung hierzu ergibt sich dadurch, daß mindestens zwei materialmäßig unterschiedliche elektrische komprimierbare Leiter zu einem Stromkreis miteinander verbunden sind, und daß eine Verbindungsstelle unter hohen Druck gesetzt und mit

309820/0027

einer Wärmequelle verbunden ist.

Hierauf aufbauend wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß eine Anzahl von zwei Leitern mit ihren Verbindungsstellen abwechselnd unter Druck gesetzt und drucklos gehalten sind.

Ferner ist von Vorteil, daß die unter Druck stehenden Verbindungsstellen zu einer Säule innerhalb eines Druckkessels geschichtet sind.

Als vorteilhaft erweist sich in diesem Zusammenhang, daß als Leiter je Verbindungsstelle Quecksilber, Gallium und mindestens ein Metall, welches sich mit Quecksilber und Gallium nicht legiert, und/oder Halbleiter geschichtet sind·

Schließlich wird noch vorgeschlagen, daß die Verbindungsstellen

/ein Beschleunigungsfeld

ring- bzw. zylinderförmig zu einem 8«KxBg?««fci durch Rotation erzeugenden Rotor geformt sind.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus dem Nachfolgenden.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtungen im Schema dargestellt, und zwar zeigen:

309820/0027

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung zur Ener gi egewinnung,

Fig. 2

a, b, c drei ErläuterungsSkizzen zur Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß Fig. I₁

Fig. 3 einen Querschnitt durch eine andere Vorrichtung zur Energiegewinnung,

Fig. 4 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Energiegewinnung,

Fig. 5 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zur Energiegewinnung,

Fig. 6 einen Längsschnitt durch eine andere Ausgestaltung, Fig. 7 eine Erläuterungsskizze,

Fig. 8 einen Querschnitt durch eine andere Ausgestaltung einer Vorrichtung zur Energiegewinnung,

Fig. 9 einen Querschnitt durch eine wiederum anders ausgestaltete Vorrichtung,

Fig. 10 einen Teilquerschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung,

Fig. 11 einen Teilquerschnitt durch ein weiteres Ausführungs-·

beispiel,

Fig. 12 einen Vertikalschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung,

Fig. 13 einen Vertikalschnitt durch eine Ergänzungsvorrichtung, zu einer Vorrichtung gemäß Fig. 12,

Fig. 14 einen Querschnitt hierzu gemäß Schnittlinie XIV - XIV in Fig. 13,

309820/0027

Fig, 15

a bis f sieben Teilvertikalschnitte mit anderen Gestaltungen

gegenüber Fig· 12,

Fig. 16 einen Querschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung,

Fig. 17 einen Längsschnitt zu der Vorrichtung gemäß Fig, 16,

Fig. 18 einen Längsschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel,

Fig. 19 einen Vertikalschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung,

Fig. 20 einen Vertikalschnitt durch eine im Vergleich zu Fig. 19 abgeänderte Vorrichtung,

Fig. 21 einen Vertikalschnitt durch wiederum ein anderes Ausführungsbeispiel,

Fig. 22 einen Vertikalschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel,

Fig. 23 wiederum eine andere Ausgestaltung einer Vorrichtung

im Vertikalschnitt,

w Fig. 24 einen Vertikalquerschnitt durch eine weitere andere

Ausgestaltung einer Vorrichtung,

Fig. 25 einen Längsschnitt durch eine weitere Konstruktion, Fig. 26 einen Querschnitt hierzu,

Fig. 27

Mif a) bis k) neun Erläuterungsskizzen,

Fig. 28 einen Querschnitt durch eine andere Vorrichtung in anderer Gestaltung,

309820/QQ2?

Fig. 29 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß

Fig. 28,
Fig. 30 einen Querschnitt durch eine Vorrichtung in anderer

Gestaltung, ·
Fig. 31 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung gemäß Fig.

30 und

Fig. 32 eine andere Vorrichtung zur Verhinderung einer Vereisung

Bevor auf die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtungen im einzelnen einge·» gangen wird, sollen zunächst einmal einige theoretische Erläuterungen vorangestellt werden.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine Energiegewinnung durch Ausnutzung der Temperaturgradienten erfolgen kann, welche durch Beschleunigungskräfte, allgemein gesprochen durch ein starkes mechanisches Kräftefeld, in Stoffen bzw. Körpern
aller Aggregatzustände hervorgerufen werden.

Bei einer näheren Betrachtung sei von einem Beispiel ausgegangen, bei welchem sich ein Gas in einem vollständig wärmeisolierten
vertikal stehenden Rohr befindet, welches mittels eines zweckmäßig am Tiefpunkt angeordneten Thermostaten im thermischen
Gleichgewicht und auf gleiche Temperatur gehalten wird. Am Tiefpunkt sei ferner eine von dem Thermostat geregelte Wärmequelle angeordnet. Es ergibt sich dann, daß die Gasmoleküle immer mehr an Bewegungsenergie verlieren, je weiter sie sich von der
Wärmequelle nach oben entfernen, weil sie durch Wirkung des
Schwerefeldes gezwungen sind, Arbeit für die eigene Bewegung ent-

3Q9820/0027

gegen der Schwerkraft aufzubringen. Bewegt sich ein Gasteilchen in umgekehrter Richtung, das heißt in Richtung der Schwerkraft, so unterliegt es einer Beschleunigung bzw· einer Geschwindigkeitsvergrößerung. Die Einstellung eines Gleichgewichts in einer solchen Anordnung geht sehr langsam vor sich, da Gase bekanntlich schlechte Wärmeleiter sind. Die durchschnittliche Molekulargeschwindigkeit ν in Gasen mit der Masse M eines Gasmoleküles läßt sich bei einer bestimmten Temperatur T nach folgender Formel berechnen:

"1 T
ν.ν - 157,90 I jj m/ see (Euckenwicke, Grundriß der

/ physikalischen Chemie 1959,

Nun würde ein Gasmolekül, daß ja im Prinzip ein freifliegender Körper ist, innerhalb von v/g Sekunden völlig seine Geschwindigkeit verlieren, wenn es sich in dem Rohr vertikal nach oben bewegt. Die Steighöhe s ist dann nach Galilei:

s - I . ^v * ^v » ν . ν
2 g · g 2g

Auf dieser Strecke s durchläuft das Gasmolekül den Temperaturbereich von T bis 0, und zwar ist s/T diejenige Strecke, auf der das Gasmolekül, über den Durchschnitt gesehen, ein Grad an Temperatur verliert, weil die Temperatur proportional der inneren Energie der Gase isto Es ist nun zwar zu berücksichtigen, daß

3Ö9820/0027

man ein Gas als dreidimensionales Gebilde betrachten muß und daß auch beispielsweise ein Edelgas schon drei mit Energie geladene Preiheitsgrade besitzt. Dennoch ergibt sich keine andere Formel für die Temperaturabnähme, da alle Gasmoleküle der Schwerkraft ausgesetzt ist· Betrachtet man ein Molekül, welches einen waagerechten Impuls erhalten hat, so ergibt sich eine unter der Wirkung der Schwerkraft nach unten gekrümmte Bahn, also eine Bahn mit einer Abwar tskomjmente, wodurch ein Abwärtsimpuls auf beispielsweise ein benachbartes aufsteigendes Molekül übertragen wird. Im Endergebnis bleibt die Summe der kinetischen Energie und der Energie der Lage im Durchschnitt erhalten. Daraus ergeben sich für Gase mit mehr als drei Freiheitsgraden größere Steighöhen und größere Steigstrecken pro Temperatürgrad. Wenn die Anzahl der Freiheitsgrade mit F bezeichnet wird, so ergibt sich eine Formel für die Steigstrecke χ pro Grad:

s . F
^x ' T I

Aus den obigen Formeln läßt sich der Schluß ziehen, daß die Ausnutzung der Schwerkraft bzw. des Schwerefeldes für die Energiegewinnung nicht infrage kommt, weil die durch das Schwerefeld bewirkte Wärmeteilung sehr langsam erfolgen würde und die erforderliche Vorrichtung sehr groß sein würde. Wesentlich anders sind aber die Verhältnisse bei starken mechanischen Kräftefeldern, zum Beispiel erzeugt durch schnelle Zentrifugen, wobei die Wärmeteilung in kleinstem Raum stattfinden kann.

309820/0027

Es läßt sich berechnen, daß man mit dem Edelgas Xenon auf eine Strecke von nur einem Zentimeter eine Temperatur— differenz von 506 Grad erzeugen kann, wenn man eine Zentrifugalbeschleunigung von 500 000 g zugrundelegt. Es erhebt sich aber sofort die Frage, ob diese Temperaturdifferenz nicht auf Kosten äußerer Energie entsteht.

Selbstverständlich muß zunächst Energie aufgewandt werden, um die Zentrifuge in Gang zu setzen. Hierzu ist aber im wesentlichen nur ein einmaliger Energieaufwand erforderlich, wenn man dafür Sorge trägt, daß während des Betriebes praktisch keine Reibungsverluste auftreten, zum Beispiel durch Unterbringung der Zentrifuge in einem Vakuumkessel. Trotz des hohen Temperaturgefälles, welches sich einstellt, tritt kein Wärmetransport ein, wenn der betreffende Gasraum wärmeisoliert bleibt, sobald sich ein Gleichgewicht eingestellt hat. Wenn man in diesem Gleichgewichtszustand ein Gasraolekül betrachtet, welches in einer engen radialen Röhre radial auf- und abschwenkt, so steigt dieses Gasmolekül im Durchschnitt gesehen gleich hoch, wie es zuvor gefallen ist. Wenn man nun axial erwärmt, das heißt Energie in Form von Wärme zuführt, und radial kühlt, das heißt Wärmeenergie Entzieht, so steigen die Moleküle nicht mehr so hoch, wie sie vorher gefallen sind und geben die aufgenommene Energie deshalb nicht voll zurück. Es muß zur Wiederherstellung des Gleichgewichtes von außen her wieder Energie zugeführt werden. Wird jedoch axial soviel Wärme zugeführt, wie am Außenumfang

309820/0027

der Zentrifuge beispielsweise entnommen wird, so bildet sich ein quasi stationärer Zustand aus. Verfolgt man in einem solchen Zustand ein Molekül, das gerade in Richtung radial nach außen unterwegs ist, so findet *s außen die gleiche Temperatur vor, die es hochgeschleudert hat, es wird also immer wieder die gleiche Höhe erreichen. Dabei kam es allerdings mit einer für einen höheren Aufstieg reichenden Geschwindigkeit an, die aus der axial zugeführten Wärme stammt. Jedoch wird das Zuviel an Geschwindigkeit am Außenumfang durch Abkühlung wieder reduziert.

Nach diesen Vorbemerkungen sei zu der anfangs erläuterten Formel zurückgekehrt:

V —/ m

v . ν « 157,90 / ~ m / sec

Daraus ergibt sich für T:
φ M . ν²

2
157,9^

Die Geschwindigkeit ν nach dem Fall durch einen Zentimeter mit der Beschleunigung 5 000 000 m/sec läßt sich berechnen und beträgt 316,23 m/sec. Dann ist T = 4,0109 M. Dies gilt exakt gesehen aber nur für einatomige Gase (Edelgase und Metalldämpfe)« Da die Temperatur direkt proportional ist der Energie der fortschreitenden Bewegung , muß der Wert von T entsprechend der Anzahl der Freiheitsgrade, auf die sich die durch den Fall ge-

309820/002?

schaffene Energie verteilt, reduziert werden. Dies geschieht durch Multiplikation mit dem Faktor 3/F, wobei F die Anzahl der FreiheLtsgrade bedeutet. Da die Wärmekapazität C eines Gases als direkt proportional der Anzahl der Freiheitsgrade betrachtet werden kann, kann man auch schreiben:

3 . 4,0108 . M m 12.0327 M

C C

ν ν

womit auch gleichzeitig die Anormalitäten mit berücksichtigt sind, wenn nämlich C_v nicht gleich der Anzahl der Freiheitsgrade ist. Als Wärmekapazität C_v für Argon und Helium gilt der Wert 2,98. Weil ein Gas mindestens drei Freiheitsgrade beansprucht, kann man anstelle des Faktors 3 den Faktor 2,98 setzen und erhält:

φ 11«952 . M
^Cv

Es sei in diesem Zusammenhang bemerkt, daß es durchaus erlaubt ist, wie hier geschehen, den Geschwindigkeitszuwachs von der Ruhe ausgehend als Maß des Temperaturzuwachses zu verwenden, weil Verhältnisgleichheit mit dem Energieinhalt gegeben ist. Zum anderen ist beim Fall die Energiezunahme von der durchfallenen Strecke abhängig, unabhängig davon, mit welcher Geschwindigkeit der Körper, zum Beispiel ein Gasmolekül, diese Strecke durchfällt.

Auf diese Weise ergeben sich folgende Werte:

3(39820/0-02.7 ,.

Xenon

M a 131,3 C_v a 2,98 Temperaturzuwachs 526,6 K

(Kelvin) ο

Krypton	M a	83,8 Cv	a 2,98
Argon	M a	39,948 C	V - 2,98
Neon	M a	20,183 Cv	. a 2,98
Helium	M -	4,0026 C	- 2,98

336,1" K 160° K 80,95° K 16,05° K

Chlor M
Sauerstoff M
Luft M
Stickstoff M
Kohlensäure M a 28,01 C Wasserstoff M

70,906 C_v a 6,216 Temperaturzuwachs 136,3 K

31,998 C_v = 28,96 C_v ·« 28,0134 C=

2,0159

5,034 4,966 4,971 6,938 4,905

It
Il
Il
Il

76,15° K 69,26° K 67,36° K

48,25 K 4,91° K

Elektron

1200

Temperaturzuwachs 0,00334 K

Die obigen Betrachtungen haben sich auf Gase bezogen, sie gelten sinngemäß aber auch für Flüssigkeiten und feste Stoffe.

In Ergänzung zu den obigen Erläuterungen sei noch bemerkt, daß adiabatische Aufstiege und Abstiege auch bei beabsichtigtem Wärmedurchgang zu quasi stationären Zuständen führen, bei denen ein mittlerer Verteilungszustand der Gasmassen in radialer Richtung erreicht wird. Solche adiabatischen Auf- und Abstiege

30982Ö/Ö027

sind nicht nur unvermeidlich, sondern sogar erwünscht, weil »ie einen viel stärkeren Wärmetransport ermöglichen, als die als hervorragender Wärmeisolator bekannten Basmassen. Es sollten daher Maßnahmen getroffen werden, um diese Auf- und Abstiege zu fördern oder auch sonstwie für die Bewegung des Gases zu sorgen.

Nach diesen obigen theoretischen Erläuterungen soll nun eine Vorrichtung gemäß Pig. I zur Energiegewinnung erläutert werden.

Die Vorrichtung dient zur Energiegewinnung durch Erzeugung eines mechanischen Kräftefeldes in Form eines Zentrifugalkräftefeldes· Im Innern eines nachfolgend im einzelnen erläuterten Rotors befindet sich ein feststehendes Rohr 1, welches koaxial zur Drehachse des Rotots angeordnet und an den Enden mit Anschlüssen für die Zu- und Ableitung eines das Rohr durchströmenden, eine Wärmequelle bildenden Mediums versehen ist« Das Medium kann beispielsweise Fluß- oder Meerwasser darstellen· Auf der Innenseite des Rohres sind zum besseren Wärmetausch radiale Rippen la angeordnet. Auf der Außenwand besitzt das Rohr 1 eine Anzahl radial und senkrecht zur Drehachse verlaufender Lamellen Ib, die mit gleichmäßigem Abstand voneinander auf dem Rohr 1 befestigt sind. Zwischen diese ringscheibenförmigen Lamellen greifen weitere Lamellen 2a ein, ohne die ersteren zu berühren, die auf der Innenfläche eines Innenrohres 2 des Rotors befestigt sind. Das Rohr 2 ist an seinen Enden drehbar gelagert und trägt auf dem Außenmantel aus stabilem Material hergestellte sich radial erstreckende Gaskammern 3. Es versteht sich, daß diese Gaskaweern so angeordnet sind, daß sich der Rotor während der Rotation im

309820/0027

dynamischen Gleichgewicht befindet. Die Anzahl der Gaskammern ist so groß wie möglich gehalten. Die radial verlaufenden Seitenwände 3a jeder Gaskammer bestehfenaus gut wärmeisolierendem Material, während die inneren und äußeren teilzylindrischen Wände 3b, 3c aus gut wärmeleitendem Material bestehen. Zur Erzeugung einer Gaszirkulation in der Nähe des kälteren, also nach dem Rohr 2 zu liegenden Teil des Gasraumes kann ein Isolierrohr 4 angeordnet werden, welches in einer Düse 4a mündet und am anderen Ende mit einer Isolation 4b versehen ist. Die Gaskammern 3 sind außen von einem Wärmetauscher, zum Beispiel in Form von Lamellen 5 umgeben, die zur Energieentnahme dienen. Vorteilhafterweise ist der Rotor in ä.nem feststehenden Vakuumkessel 6, in dem Hochvakuum herrscht, untergebracht, Der Vakuumkessel umschließt wie gesagt den gesamten Rotor, läßt aber im Innern das Rohr 1 frei. Die Wärme- und damit Energieentnahme kann wie gesagt durch Wärmetausch durch Strahlung über die Lamellen 5 erfolgen und von hier aus beispielsweise über nicht gezeichnete flüssigkeitsdurchströmte Kühlelemente erfolgen. Statt dessen können aber auch am äußeren Umfang des Rotors Lötstellen zahlreicher Thermoelemente angebracht werden, die mit dem Rotor mitumlaufen, wobei die Gestaltung so getroffen werden kann, daß der Rotor mit dem Gehäuse einen kollektorlosen Gleichstrommotor bildet. Es ist zweckmäßig, die heißen Teile der Thermoelemente mit einer Wärmeisolation nach außen hin zu versehen und die kalten Teile bzw. Lötstellen der Thermoelemente in den radialen innen gelegenen Enden der Gaskammern unterzubringen.

309820/0027

Wie sich aus der obigen Tabelle ergibt, ist es zweckmäßig, die Gaskammern mit einem schweren Edelgas oder Gasgemisch zu füllen. Weil schwere Edengase aber gerade bei den zur Übernahme der Strahlung erwünschten niedrigen Temperaturen, also im Bereich nach dem Rohr 2 zu, schlechiE Wärmeleitung zeigen, ist es zweckmäßig, eine Kompensation durch starke Druckerhöhung vorzunehmen· Außerdem kann man insbesondere für die kalten Gasschichten Rühr- oder Umwälζvorrichtungen vorsehen, um eine starke Wärmeisolationswirkung ruhender Gasschichten zu vermeiden.

Es versteht sich, die Wärmezufuhr im Innern des Rotors sowie die Energieentnahme an dessen äußerem Umfang sowie die Abmessungen so aufeinander abzustimmen, daß materialmäßig keine Überbelastungen eintreten. Wird zum Beispiel eine Fliehbeschleunigung von etwa 500 000 g bei einem Radius des Rotots von 6 Zentimetern und bei Verwendung von Xenon als Gasfüllung vorausgesetzt, so würde sich zwischen den beiden Enden jeder Gaskammer in radialer Richtung gesehen eine Temperaturdifferenz bei Gleichgewicht von 3000⁰KeIvIn einstellen bzw. eine solche Temperaturdifferenz erzeugt werden, wobei die Einstellung zweckmäßig zwischen 150° Kelvin einerseits und 3150° Kelvin andererseits vorgenommen werden könnte. Wenn man dann innenf durch Wärmezufuhr (Wärmequelle) auf 200° Kelvin erwärmt, außen aber auf 800° Kelvin durch Entnahme von Wärme mittels einer Kraftmaschine abkühlt, so würde dies eine Abweichung vom Gleichgewicht von 2400 Kelvin ausmachen, umgekehrt gerechnet würde

309820/0021

je Zentimeter 400° Kelvin dem Wärmefluß zugute kommen.

Diese vorerläuterten Verhältnisse stellen sich also bei Verwendung von Xenon als Gasfüllung ein. Statt Xenon kann man auch Gasgemische verwenden. Man kann zum Beispiel ein Gasgemisch aus einem schwereren Gas und einem leichteren Gas verwenden, wobei das leichtere einen besseren Kontakt zur kalten Seite der Gaskammer herstellt und sich auch dihrch seine höhere Wärmeleitfähigkeit in diesem Bereich günstig auswirkt. Hierdurch läßt sich auch eine allzu große Druckerhöhung im Innern der Gaskammern umgehen.

Wenn die Vorrichtung so ausgestaltet ist, daß Wärmeübergang durch Strahlung erfolgt, so kann man in dem gebotenen Temperaturbereich in günstiger Weise eine sehr große Wärmemenge übertragen und damit Energie abführen. Wenn beispielsweise ein Quadratzentimeter bei 300° Kelvin Wärme ausstrahlt, so treten etwa 100 cal aus und ein Quadratzentimeter bei 250° Kelvin stahlt etwa 40 cal zurück, so daß eine Wärmeübertragung unter diesen Umständen 60 cal je zwei einander gegenüberstehenden Quadratzentimetern übertragen werden. Mit einer Fläche von 17 Quadratzentimetern wäre schon eine Cal pro Sekunde zu übertragen.

Anhand der Fig. 2 soll noch das Verhalten eines Gasmoleküls in einer Gaskammer 3 gemäß Fig. 1 erläutert werden, wobei sich die Gaskammer 3 in Richtung des Pfeiles ⁷ mit dem Rohr 2 dreht«

303820/0027

2ΐΤ3539

Pig. 2a verdeutlicht das Verhalten eines Gasmoleküls nach Erreichen der Enddrehzahl. In der engen Kammer 3 wird das Molekül von der Wandfläche 3d in radialer Richtung nach außen beschleunigt, trifft auf die Wand 3c auf und kehrt beim Aufstieg mit der gleichen Geschwindigkeit wieder auf die ursprüngliche Höhe bzw. bis zum Ausgangspunkt zurück.

/Beginn der Fig. 2d zeigt dagegen, wie sich das Molekül bei Abkühlung an der Endwand 3c der Gaskammer 3 verhält. Es verliert durch die Abkühlung an Geschwindigkeit und kann seine Ausgangsposition nicht mehr erreichen. Es kann infolgedessen die beim Fall nach außen bzw. während der beschleunigten Bewegung von der Wandfläche 3d in Richtung nach der Wandfläche 3c empfangene Energie nicht voll zurückgeben. Dieser Vorgang erfordert infolgedessen Energiezufuhr.

Fig. 2c veranschaulicht einen quasi stationären Zustand nach Einstellen des Gleichgewichtes zwischen Wärmezufuhr von innen über die Wandfläche 3b und Energieentnehme bzw. Kühlung an der Außenwand 3c. Das Gasmolekül kommt aus der inzwischen im Vergleich zu Fig. 2a erniedrigten Ausgangsposition zwar mit erhöhter Geschwindigkeit außen an, erreicht aber infolge Energieentnahme beim Abkühlen nur seine vorherige Position. Die empfangene Kraft ist zwar beim beschleunigten.Bewegungs-VDrgang nach außen infolge der höheren Geschwindigkeit größer, dauert aber entsprechend kürzere Zeit, so daß die beiden Impulse in den beiden aufeinanderfolgenden Bewegungsrichtungen

303820/0027

— -33 ~~

entgegengesetzt gleich groß sind.

Fig. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Rotor 8, welcher ein feststehendes Rohr 9 mit radial nach innen gerichteten Rippen 9a umgibt. Das Rohr 9 entspricht dem Rohr 1 gemäß Fig. 1 und dient der Wärmezufuhr. Der Rotor 8 ist in einem Vakuumkessel 10 untergebracht, der ebenfalls fest steht und mindestens auf einer Stirnseite mit dem Rohr 9 fest verbunden ist. Der Rotor 8 besteht im wesentlichen aus mehreren konzentrisch zueinander angeordneten öruckfesten Rohren 8a, 8b, 8c, 8d, die an ihren stirnseitigen Enden durch wärmeisolierendes Material fest verschlossen und miteinander verbunden sind. Das Rohr 9, das die Wände des Vakuumkessels 10 an zwei einander gegenüberliegenden Seiten durchbricht, dient zum Hindurchströmenlassen eines wärmeliefernden Mediums, zum Beispiel der umgebenden Luft oder Meer- oder Flußwasser. Das Rohr 9 ist gut wärmeleitend und besitzt vor allem außen eine gut wärmeabstrahlende Oberfläche. Die Innenfläche des inneren Rohres 8d des Rotors ist zum Zwecke der besseren Aufnahme der Strahlungswärme geschwärzt, ebenso wie die Außenfläche des äußeren Rohres 8a. Zwischen den Rohren 8a, 8b, 8c, 8d entstehen allseitig geschlossene ringförmige Gaskammern 8e, 8f, 8g, wobei die innere Gaskammer 8g unter fieijrhohen Gasdruck, die nach außen

sich anschließenden Gaskammern stufenweise unter geringeren Gaswerden können
druck versetzt s&Ku. In den Gaskammern können noch ver spiegel te dünne Bleche oder Folien 8h vorgesehen werden, welche zahlreiche Poren aufweisen, damit sie keinen Gasdruck während der Rotation

3098207002?

auszuhalten haben.

Zwischen Rotor 8 und Vakuumkessel 10 sind noch zahlreiche feststehende achsparallel verlaufende Siederohre 11 angeordnet, die zu einem mediumdurchflossenen System zusammengeschlossen sind. Jedes der Siederohre ist zweckmäßigerweise auf der nach innen gerichteten halbzylindrischen Außenfläche 11a geschwärzt, dagegen auf der halbzylindrischen nach außen weisenden Fläche verspiegelt.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 3 ist im wesentlichen folgende. Wenn der Rotor 8 in schnelle Umdrehung versetzt bzw. auf hohe Drehzahl gebracht wird, so stellt sich innerhalb der Gaskammern 8e, 8f, 8g ein starker Temperaturgradient ein, der einerseits von der Umdrehungszahl abhängig ist, andererseits von der Art des eingeschlossenen Gases. Aus dem Rohr 9 wird durch Strahlung Wärme entzogen und von der äußeren zylindrischen Oberfläche des Rohres 8a wird Wärme durch Strahlung an die Siederohre 11 abgegeben, die mit

einer Arbeitsmaschine, zum Beispiel einer Dampfmaschine, Dampfturbine oder bei Gasfüllung mit einer Gasturbine verbunden sind. Das die Siederohre 11 durchströmende Arbeitsmedium kann zweckmäßig nach Austritt aus der betreffenden Wärmekraftmaschine von dem durch das Innenrohr 1 strömenden Medium vor dessen Eintritt in das Rohr 1 vorgekühlt werden, so daß auf diese Weise die in der WMrmekrai tmaschine nicht verwertbare Wärmedifferenz der Vorrichtung wieder zugeführt und ausgenutzt werden kann. Da die WaromUbertraquno durch Strahlung wpfenU iche schnellen vonstatten

3Ü982Ö/0027

BAD ORIGINAL

geht als der Aufbau eines Wärmegefälles, sollen die vorerläuterten zahlreichen Spiegelflächen, die auch an änderen geeigneten Stellen vorgesehen werden können, den Abbau des Wärmegefälles verhindern.

Fig. 4 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung, welches im Aufbau im wesentlichen mit der Vorrichtung gemäß Fig. 3 übereinstimmt, das heißt das Innenrohr 12 entspricht dem Innenrohr 9 gemäß Fig. 3, der Vakuumkessel 13 dem Vakuumkessel 10, die Siederohre 14 den Siederohren 11. Der Rotor 15 weist in diesem Falle eine drehbar gelagerte und angetriebene Hohlachse 15a auf, welche auf der Innenfläche geschwärzt ist. Außen ist die Hohlachse 15 a von einem fest mit ihr verbundenen Ring 15b umgeben, der aus elektrisch nicht leitendem Material besteht und der außen von einem Metallring 15c zusammengehalten und durch einen oder mehrere weitere aufgeschrumpfte Metallringe 15d verstärkt ist. Der äußere Metallring 15d ist auf der Außenfläche ebenfalls geschwärzt, ebenso wie die nach innen weisenden halbzylindrischen Aussenflächen der Siederohre 14. Die nach außen weisende* Halbzylinderfläche der Siederohre 14 ist mit einer Isolierschicht 14a versehen. Die Metallringe des Rotors sind im übrigen zweckmäßigerweise elektrisch isoliert.

Fig. 5 zeigt einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung, die im wesBetlichen einen Aufbau gemäß den Fig. 3 oder 4 besitzt. Der das Innenrohr 16 umgebende Rotor 17 ist daher nur

309820/0027

schematisch gezeichnet Der Rotor 17 ist wie oben beschrieben, von einem Vakuumkessel 18 umgeben, der an seinen beiden Stirnseiten Öffnungen für die Zu- und Ableitung des wärmezuführenden Mediums freigibt. In diesem Falle ist der mittlere Teil des Innenrohres 16 mit dem Rotor fest verbunden, so daß er mit umläuft, wobei seitliche Lager 19, 20, vorzugsweise Kugellager, zur Lagerung gegenüber den anschließenden seitlichen feststehenden Rohrzapfen 16a, 16b dienen· Zwischen den Innenrohrteilen 16 einerseits und 16a, 16b andererseits sind noch Dichtungen 21, 22 in Form von Dichtungsringen vorgesehen. Die Innenfläche 16c des Innenrohres 16 ist zweckmaßigerweise noch mit eine* dünnen glatten Schicht, vorzugsweise aus Teflon, ausgestattet. Zwischen Rotor 17 und Vakuumkcssel 18 befinden sich wiederum auf dem Umfang vertex' 'e Siederohre 23, 24.

An dem Vakuumkessel 18 ist nah ein Motorgehäuse 25 eingelasser welches hohl ausgebildet ist und über Rohrstutzen 26, 27 mit einem das Gehäuse durchströmenden Kühlmittel beschickt wird. Der Motor 28 treibt eine Riemenscheibe 29 an, die ihrerseits mittfeis Riemen 30 den Rotor 17 antreibt.

Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt durch eine andere Gestaltungsweise einer Vorrichtung, die im wesentlichen den Zweck hat, eine ReIatiwerSchiebung des Innenrohres 31 gegenüber dem vereinfacht gezeichneten Rotor 32 in Längsrichtung zu ermöglichen. Zu diesem Zweck ist das Innenrohr 31 genau eingepaßt aber denoch verschieblich in einem entsprechenden Rohr 33 eines Vakuumkessels

J U a 8 2 U / ü 0 2 7

34 gemäß obiger Beschreibung geführt. Das Innenrohr 31 enthält Querwände 31a, 31b und 31c, die sich über die gesamte Querschnittfläche erstrecken. Ferner besitzt das Innenrohr 31 einseitige Öffnungen 31d, 31e, 31f. Diese Öffnungen passen dichtend zu den Enden eines Röhrensystems 35, in welchem, wie nachfolgend beschrieben wird, dad die Wärmequelle darstellende Medium zirkuliert. Das Medium kann in durchlaufender Bewegung gehalten werden, und zwar beispielsweise durch Thermosyphonwirkung oder durch ein Gebläse 36 oder dergleichen. Das Röhrensystem 35 ist derart verschiebbar gelagert, daß der Kanal 37 wahlweise entweder mit dem Kanal 28 ader dem Kanal 39 verbunden werden kann· Die Verschiebung erfolgt mithilfe eines Stoßstangensystems 40, welches an dem Gehäuse 37a des Kanales 37 über Nocken 40a verbunden ist. Dieses Stoßstangensystem ist so eingerichtet, daß es mittels der Nocken das Gehäuse 37 a er-

in
faßt, kurz bevor das Innenrohr 31 einer Endstellungen geht.

In der gezeichneten Stellung strömt das die Wärmequelle darstellende Medium nach Passieren durch das Gebläse 36 bzw. eine Pumpe oder dergleichen durch die Kanäle 37 und 38 sowie durch die Öffnung 3Ie. Durch Wirkung der Querwand 31b erfolgt eine Aufteilung einmal nach rechts zum Zwecke der Wärmeabgabe in der oben erläuterten Weise an den Rotor, während der nach links abzweigende Teil des Mediums das evtl. am linken Teil der. Innenrohres 31 gebildete Eis aufschmilzt. Der nach rechts führende Teilstrom gelangt in den Kanal 39 und über die Öffnung 41 ins Freie.

Wenn nun der rechte Teil des Innenrohres 31 vereist: in I.» was

3 ü 9 8 2 ü / 0 i\ 2 7 .

BAD ORIGINAL

" ist.

durch Ansprechen eines Wärmefühlers 42 angezeigt werden kann, so erfolgt eine Verschiebung des Innenrohres 31 nach rechts, wobei das Gehäuse 37a des Kanals 37 so weit nach rechts verschoben wird, daß es über die Öffnung 41 mit dem Kanal 39 verbunden ist und gleichzeitig die bis dahin verschlossene Öffnung 42 freigegeben wird· Es erfolgt nun wiederum eine Aufteilung der Mediumströmung, wobei nun der rechte Teil des Innenrohres aus dem Rotor bzw. aus dem Vakuumkessel 34 herausgefahren ist und von Eis befreit wird. Es sind weitere Wärmefühler 43, 44 vorgesehen, die in Tätigkeit treten, wenn Gefahr besteht, daß die zulässige Temperatur überschritten wird. Sie bewirken dann das Schließen der betreffenden Klappe 45, 46.

Die erläuterte Verschiebung des Innenrohres 31 bzw« die Umstellung von der einen Endstellung in die andere wird zweckmäßigerweise durch den Wärmefühler 42 veranlaßt. Dies geschieht zum Beispiel durch Einschalten eines Motors 47, welcher an einem Seilzug 48 angreift, der seinerseits ttber Umlenkrollen geführt und mit den Enden 48a, 48b an dem Innenrohr befestigt

Die nachfolgend erläuterten Figuren 7 bis 11 betreffen Vorrichtungen, in welchen das mechanische Kräftefeld durch magnetische Kräfte gebildet wird. Hierzu sei zunächst anhand der Fig. 7 eine Erläuterung vorausgeschickt. Nach der Erkenntnis der Erfindung ist es auch möglich, mittels eines starken Magnetfeldes eine Wärmedifferenz zu erzeugen und diese zur Gewinnung

309820/0027

von Energie zu verwenden. Auch in festen Körpern, deren Schwingungsfähige Elementarteile einer einseitig wirkenden Kraft unterworfen sind, sei es durch die Schwerkraft, durch eine starke Zentrifugalkraft oder durch die Kraft eines Magnetfeldes, stellt sich ein Temperaturgefälle ein· In Fig. 7 sind drei in Richtung einer einwirkenden Kraft 53 liegende Eleraenterteile 50, 51, 52 eingezeichnet, welche mithilfe der jeweils von ofen Punkten 54, 55 bzw. 56, 57 bzw. 58, 59 ausgehenden Rückstellkräfte zu schwingen vermögen, und zwar jeweils bis in die Stellungen 50a» 51a, 52a. Da die von außen einwirkende Kraft 53 in diesem Falle in Richtung der Schwingungsbewegung wirkt, wird das betreffende Elementarteil auf seinem Weg in Richtung der Kraft beschleunigt, in der entgegengesetzten Richtung aber gebremjfst. Es gibt somit beim Zusammenstoß mit dem in Richtung des Kraftfeldes liegenden Teilchen den größeren Impuls ab, der dieses befähigt, einen noch größeren Impuls auf das nächstein Richtung der Kraft liegende Elementarteil zu übertragen· Jedes Elementarteil ^v ist gewissermaßen für das in Richtung der Kraft liegende Elementarteil wärmer als das in entgegengesetzter Richtung liegende. Es ist zweckmäßig, statt metallischer Werkstoffe elektrische Isolatoren, welche aber gut magnetisierbar sind, zu verwenden, beispielsweise Barium-Strontium- oder Bleiferrite,

ferrowelche bekanntlich ftftxotstRftRfe magnetisch sind. Man kann aber auch derartige magnet!sierbare Stoffe mit anderen Magneten als Anker kombinieren und bis zur Sättigung magnetisieren. Man kann auch Elektromagnete, insbesondere solche mit ultra-

3Ü0Ö2O/OO27

leitenden Spulen, verwenden.

Ein Ausführungsbeispiel ist darin zu sehen, daß ein von einem Isolierrohr umgebenes Thermoelement mit einer Lötstelle im Bereich eines in einem starken magnetischen Feld befindlichen gut magnetisierbaren aber nicht elektrisch . leitenden Körpers, mit der anderen Lötstelle außerhalb des magnetischen Feldes angeordnet ist, wobei die außerhalb liegende Lötstelle mit einem Wärmetauscher versehen ist. Es versteht sich, daß in der Praxis jeweils nicht eine einzige Lösteile, sondern Pakete von zahlreichen voneinander isolierten Lötstellen Verwendung finden.

Fig. 8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, bei welchem mehrere kastenförmige, vorzugsweise im Querschnitt trapezförmige Magnete 60 mit Abstand voneinander zu einem Ring angeordnet sind. In den Zwischenräumen zwischen den Magneten sind gut wärmeleitende, mit Wärmeaustauschrippen 61a versehene Verbindungselemente 61 vorgesehen,. Über diese Verbindungen wird nun Wärme zugeführt. Die Magnete wii'ken als Wärmeteiler, so daß mittels eines Mediums, welches durch Bohrungen 60a der Magnete hindurchgeleitet wird, Energie entnommen werden kann.

Fig-» 9 zeigt eine andere Art der ringförmigen Anordnung mehrerer Magnete 62, die wiederum Abstand voneinander aufweisen. Diese Magnete sind starke Dauermagnete, die an ihren Polenden beiderseits mit Polschuhen 63, 64 aus gut magnetisierbarem Material

3Ü3820/0027

bestehen. Zwischen den mit Abstand einander gegenüberliegenden Polschuhen sind Elemente 65 angeordnet, welche aus gut wärmeleitendem, nicht magnetischem Material bestehen und mit den Polschuhen verbunden sind. Diese Elemente sind zweckmäßig als Wärmetauscher ausgebildet und sind dazu bestimmt, aus dem die Wärmequelle darstellenden Medium Wärme aufzunehmen. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind im Bereich nahe den Elementen 65 in den Polschuhen Bohrungen 63a, 64a zwecks Energieentnahme vorgesehen.

Fig. 10 zeigt im Ausschnitt ein anderes Ausführungsbeispiel für die Anordnung einer Anzahl magnetisierbarer Blöcke 66, 67 ringförmig und mit Abstand voneinander. In den Zwischenräumen zwischen diesen einzelnen Blöcken sind von dem die Wärmequelle darstellenden Medium durchströmte Wärmetauscher 68 mit guter Wärmeleitfähigkeit vorgesehen. Diese Wärmetauscher können aus zahlreichen die Blöcke miteinander verbindenden Lamellen bestehen· Wenn die stark magnetisierbaren Blöcke ntaterialmäßig aus einer sehr reaktionsfähigen und wasserempfindlichen Substanz, wie beispielsweise Silberdiflourid bestehen, so ist jeder Block mit einer Schutzschicht, beispielsweise aus Blei, Silber oder Kupfer überzogen. Einer der Blöcke, nämlich der Block 66 durchbricht die einander gegenüberliegenden Wandflächen eines Isolierkastens 69, wobei der Block im Bereich des Isolierkastens voneinem Isolierrohr 69a umgeben ist. Der Isolierkasten 69 ist gut wärmeisoliert· Im Innern dieses Kastens wird eine sehr tiefe Temperatur gehalten, und zwar zweckmäßigerweise eine so tiefe Temperatur, daß Ultraleitfähigkeit in der im Innern des Isolier-

3G982Ü/0027

Ίίΐ53539

kastens angeordneten stromdurchflossenen Spule 70 erzeugt wird. In der Spule 70 kann somit praktisch ein verlustloser elektrischer Strom fließen, welcher durch die Spulenwirkung zunächst den umschlossenen Block 66 induktiv und anschließend auch die üb±igen Blöcke des Ringes stark magnetisiert. Nahe der Polflächen sind die Blöcke mit Bohrungen 66a, 67a versehen, mit deren Hilfe die in den Magnetblöcken erzeugte erhöhte Temperatur auf ein Arbeitsmedium übertragen werden kann und damit Energieentnehme erfolgt. Es sei noch bemerkt, daß die Blöcke zweckmäßigerweise aus elektrisch isolierendem Material bestehen. Statt dessen können auch Polschuhe aus elektrisch isolierendem aterial angebracht werden.

Fig. 11 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, welches im wesentlichen mit demjenigen gemäß Fig. 10 übereinstimmt, so daß die dortigen Erläuterungen auch für die Ausführung gemäß Fig 11 gelten. Der Unterschied besteht darin, daß ein magnetisierbarer, aus elektrisch nicht leitendem Material bestehender Block 71 unmittelbar, das heißt ohne Zwischenschaltung eines Isolierrohres 69a gemäß Fig. 10 in dem wärmeisolierten Kasten 72 angeordnet ist und somit mitgekühlt wird. Dieser Block, der gleichzeitig den Kern der Magnetspule 73 darstellt, kann unter Umständen aber auch fortgelassen werden. Der erläuterte Ring bestehend aus magnetisierbaren Blöcken und zwischengeschalteten Wärmetauschern schließt sich dann an den einander gegenüberliegenden Seitenwänden 72a, 72b an.

Die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 12 bis 31 beruhen darauf, daß das mechanische Kräftefeld durch ein Druckfeld gebildet wird.

Zur Umwandlung dines Druckpotentials in Energie werden im Rahmen der Erfindung nachfolgend erläuterte Thermoelementen ähnliche Anordnungen vorgeschlagen, bei welchen sich Flächen von Leitern oder Halbleitern gegenüberstehen, die ihrerseits an den Berührungsflächen unterschiedliche elektrische Eigenschaften und/oder Kompressibilität aufweisen und unter großen Druck gesetzt werden. Bei Verwendung fester Stoffe wechseln sich dann unter Druck stehende Berührungsflächen mit Berührungsflächen ohne Druck einander ab, so daß eine batteriemäßige Anordnung entsteht und an den Endanschlüssen Energie direkt abgenommen werden kann, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird. In besonderen Fällen können auch alle Berührungsflächen unter Druck stehen, nämlich insbesondere dann, wenn in einem der Stoffe innerhalb des Arbeitstemperaturbereiches und des angewandten Druckbereiches Phasenumwandlungen vor sich gehen.

Fig. 12 zeigt eine solche Vorrichtung zur Energieerzeugung mittels eines Druckfeldes. Die Vorrichtung weist ein unter hohem Innendruck stehendes Druckgefäß 74 auf, an dessen einer Seite ein luftdichtes , jedoch nicht unter Innendruck stehendes Gefäß 75 luftdicht befestigt ist. Beide Gefäße sind mit Wärmeübertragungsrippen 76 und 77 nach außen und untereinander ausgestattet. Eine

Anzahl beispielsweise luftunempfindlicher Leiter 78 und lufteimöfindl icher Leiter 79 berühren sich abwechselnd im Druckgefäß 74 und im druckfreien Gefäß 75. Die Durchführungsöffnungen durch die Seitenwand des Druckgefäßes 74, die wegen der Druckaufnahme konisch gestaltet sein können, sind mit isolierenden Dichtungen 80 versehen. Die Verbindung an den Berührungsstellen kann durch Löten oder durch Klammern aus Isolierstoff erfolgen· Wenn ein nachträgliches Verschweißen der Leiterenden miteinander im Bereich der Berührungsstellen verhindert werden soll, kann man dünne Zwischenlagen aus Graphit, gegebenenfalls in Form von eingeriebenem Pulver, einbringen. Die beiden Behälter sind im Innern mit inerten vorzugsweise nichtleitenden Flüssigkeiten gefüllt. An dem Druckgefäß 74 ist ferner eine Vorrichtung zur Erzeugung eines statischen Druckes angebracht,die in der Zeichnung vereinfacht als unter Druck einer Fee r 82 stehender Kolben 81 versinnbildlicht ist. Die Flüssigkeit innerhalb des Gefäßes 75 kann sich mittels eines Balges 83 frei gegenüber der Atmosphäre ausdehnen. An der Stelle 84 ist an den luftempfindlichen Leiter 79 ein unempfindlicher Leiter 85 angelötet, welcher isoliert aus dem Befaß 75 herausgeführt ist.

Die Wirkungsweise der vorerläuterten Vorrichtung ist im wesentlichen folgende. Durch Erzeugung des "·Druckes erfolgt eine Wärme teilung und als Folge hiervon die Entstehung eines elektrischen Stromes, der zwiechen den Leiterenden 78a und 85 abgenommen werden kann. Die entzogene Energie wird über die Rippen 76 unter Verwendung eines eine Wärmequelle darstellenden Mediums zugeführt.

309820/0027

Die Fig. 13 und 14 zeigen eine Vorrichtung, welche sinngemäß auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 12 angewendet werden kann. Die Vorrichtung dient dazu, einer Vereisungsgefahr zu begegnen. Zu diesem Zweck sind die Gefäße 86, 87, welche den Gefäßen 74, 75 gemäß Fig. 12 entsprechen, in einem außen dicht anliegenden, jedoch eine Längsverschiebung ermöglichenden Metallmantel 88 gehalten. In diesem Falle enthält der Metallmantel außen Wärmeübertragungsrippen 88a. Die aus den Gefäßen herausgeführten Energieabnahmeleitungen 89, entsprechen den Leitungen 85, 78a gemäß Fig. 12. Vor Auftreten einer Vereisung werden die Gefäße 86, 87 mittels Betätigungselementen 91, 92 innerhalb des feststehenden Metallmantels 88 aufwärts oder abwärts verschoben und jeweils in den Bereich einer eisfreien Fläche gebracht.

Fig. 15 zeigt sieben verschiedene Beispiele für die Schichtung der Batterien zwecks Anwendung bei einer Vorrichtung gemäß Fig. 12, Die Säulen gemäß Fig. 15a, b und c bestehen aus hochschmelaandem standfestem Material. Dabei besteht die Säule gemäß Fig. 15a einmal aus Leitern oder Halbleitern, wobei jeweils die Schichten 93 leicht komprimierbar sind, während die abwechselnd aufeinanderfolgenden Schichten 94, 95 so ausgewählt sind, daß sie unter Druck nur wenig Spannung gegeneinander erzeugen, jedoch eine stark verschiedene Spannung gegenüber der Schicht 93.

Die Säule gemäß Fig. 15b besteht aus Schichten eines nicht dotierten Leiters oder Halbleiters 96 und abwechselnden Schichten einseitig dotierten Halbleiters 97.

309820/002 7

O Gf

Die Säule gemäß Fig. 15c besteht aus Schichten von Leitern oder Halbleitern 98 und an den Berürhungsstellen abwechselnd für η-Leitung oder p-Leitung dotierten Halbleitern 99.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 15d besteht jeweils die Schicht 100 aus Quecksilber, die Schicht 101 aus Gallium und die Schicht 102 aus einem Metall, das mit den beiden vorhergehenden Schichten keine Legierung eingeht. Diese letztere Schicht kann auch ein nicht dotierter Halbleiter sein. Die weiteren Schichten 103, 104 sind Leiter oder Halbleiter, weüie sich mit Gallium und Quecksilber nicht legieren und miteinander nur ein geringes Druckpotential erzeugen. Die Schichten 103 und 104 können auch durch ein einziges von der Schicht 102 verschiedenes Material ersetzt werden oder durch einen einseitig bzw. zweiseitig verschieden dotierten Halbleiter. Ebenso kann die Schicht 102 ersetzt werden. Die Fig. 15e, f und g berücksichtigen diese Fälle. In dem Beispiel Fig. 15e besteht die Schicht 105 aus Quecksilber, die Schicht 106 aus einem nicht mit Quecksilber oder Gallium legierbaren Leiter oder Halbleiter, die Schicht 10 7 aus Gallium und schließlich die Schicht 108 aus einem Leiter oder Halbleiter, welcher von der Schicht verschieden ist. Die ganze Säule ist von einem Schlauch 109 umgeben, der ein Fortfließen der betreffenden flüssigen Metalle, wie Quecksilber, verhindern soll. Fig. 15f zeigt eine andere Säule mit Schichten 110 aus Quecksilber, Schichten 111 aus einem nicht mit Quecksilber und Gallium legierbaren Leiter oder Halbleiter, Schichten 112 aus Gallium und Schichten 113 aus einem einseitig dotierten Halbleiter. Die Säule ist wieder von

309820/0027

einem gemeinsamen Schlauch 114 umgeben. Die Säule gemäß Fig. 15g besteht aus Schichten von Quecksilber 115, einseitig dotierten Halbleitern 116, Gallium 117 und zweiseitig verschieden dotierten Halbleitarn 118. Die Säule ist wieder von einem gemeinsamen Sehlauch 119 umgeben.

Die Fig. 16 und 17 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel einer

Beschleunigungsfeldes

Vorrichtundzur Erzeugung eines «W mittels eines Rotors, in welch«» eine feste, flüssige und gasförmige Stoffe als Arbeit©medien vorgesehen sind. Der Rotor läßt sich in Vorrichtungen gemäß den Fig. 3 oder 4 einsetzten. Ein inneres Metallrohr 120, welches auf der nach innen gerichteten Fläche eine Schwärzung trägt, ist von einer Hohlwalze 121 aus Feststoff umgeben· Diese wird von einem stabilen Metallring 122 umspannt· Dieser Metallring wird mit Abstand von weiteren Ringen 123, 124, genauer gesagt Zylindern, umgeben. Der zwischen den Ringen 122, 123 eingeschlossene und an den Stirnenden durch Ringstopfen 125, 126 {Pig. 17) eingeschlossene Raum 127 ist mit Flüssigkeit gefüllt, die von einem voluminösen inerten Mittel wie Kieselgur oder Sllikagel aufgesogen ist und die durch druckfeste Umschließung dieses Raumes am Sieden gehindert wird. , Zwischen den beiden Ringen 123 und 124 ist ein weiterer ringförmiger bzwp zylindrischer Raum 128 gebildet, der an den Stirnseiten ebenfalls durch Ringstopfen 129, 130 abgedichtet ist. Dieser Raum 128 ist mit einem Arbeitsgas gefüllt und er kann durch mit Durchbrechungen versehenen Spiegelringen 131 unterteilt sein. Die Ringstopfen 125, 126 und 129, 130 bestehen

309820/0027

aus Isoliermaterial.

Im Rahmen der Erfindung wird weiterhin Energiegewinnung laithilfe eines starken Druckfeldes vorgeschlagen, wobei an der Berührungsstelle zweier im Kreis gestalteter Leiter eine Temperaturveränderung durch Stromerzeugung bewirkt wird. Hierzu wird vorgeschlagen, solche Leiter zu wählen, die bezüglich ihrer Eigenschaften, wie Berührungspotential oder Kompressibilität oder Atomradius, Kristallsystem, thermischer Ausdehnungskoeffizient, möglichst große Unterschiede voneinander aufweisen. Dies ist leicht zu bewerkstelligen, ienn bekanntlich erstreckt sich die Skala der Kompressibilität der Elemente über einen Bereich von Werten zwischen 0,160 für Kohlenstoff und 24,2 für Kalium, was einem Verhältnis von etwa 1 zu 150 entspricht. Dadurch, daß der eine Leiter bei einem bestimmten vorgegebenen Druck sehr viel mehr zusammengedrückt wird als der andere, wird sich die Konzentration der Elektronen an der Grenzfläche zu dem anderen Leiter hin viel stärker ändern als bei diesem. Bies wird umso mehr der Fall sein, als durch die P Kompression gerade die Räume verengt werden, in denen sich die freien Elektronen bewegen, während die Atome und Moleküle unverändert bleiben. Das Elektronengefälle an der komprimierten Berührungssteile der Leiter ist ein ganz anderes als an der nicht komprimierten. Es wird daher ein elektrischer Strom fließen, welcher die eine die Berührungsstelle erwärmt und die andere abkühlt, bis die dadurch erzeugte Thermospannung die Druckspannung aufhebt. Läßt man nun auf die Berührungsstellen die

309820/0027

die* Temperatur eines Außenmediums als Wärmequelle, zum Beispiel die umgebende Luft oder Fluß- oder Meerwasser, einwirken, die praktisch als unerschöpflich gelten kann, so nähern sich beide Berührungsstellen dieser Temperatur, wodurch die druckbedingte Spannung sich wieder auswirken kann und ein ständiger Fluß des druckbedingten elektrischen Stromes gewährleistet ist.

Es können auch Leiter mit ähnlicher Kompressibilität starke Druck-potentiale aufbauen, sei es, diß die Affinität der Gerüstmaterie im Falle ähnlicher Gitterabstände sehr verschieden ist, sei es, daß die Gitterabstände und damit auch die Anzahl und Breite der Zwischenräume sehr differiert.

Fig. 18 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei von dem Gedanken ausgegangen wird, daß in der Praxis in sehr kleinen Räumen bzw. Kammern viel leichter ein sehr hoher Druck erzeugt werden kann, als in großen Kammern. Demgemäß besitzt die Vorrichtung ein Rohr 132 aus festem leitendem Material, welches an einem Ende geschlossen und an dem anderen Ende in einen kugelförmigen Raum 133 übergeht. Dieser kugelförmige Raum bzw. Kopf ist nach Art eines Druckknopfes mit den Teilen 134, 135 ausgebildet, so daß sich zahlreiche Vorrichtungen gemäß Fig_o 18 nach Druckknopfsystem zusammenschließen lassen. Im Innern des Rohres 132 befindet sich ein luftempfindlicher Leiter 136, der an der Wandung des Rohres anliegt und an einem Ende durch eine druckfeste Isolation 137 in den Kugelraum 138 hineinragt und dort mit einer großen Fläche in Berührung mit einer

309820/0027

indifferenten Flüssigkeit steht, die den Kugelraum 138 ausfüllt, jedoch drucklos gehalten wird· Dem gegenüber ist der Innenraum des Rohres 132 unter hohem Druck gesetzt, und zwar /* mittels eines indifferenten Gases. Die Berührungsstellen unter hohjfem Druck einerseits liegen zwischen dem Rohr 132 und dem luftempfindlichen Leiter 136 und andererseits unter niedrigem Druck zwischen dem kugeligen Ende 136a und dem

Bauteil 135, welches aus gleichem Material wie das Rohr 132 bekannt
stehenfETne zwischengeschaltete Isolation ßf 139 ist luftdicht und schützt das kugelige Teil 136a des luftempfindlichen Leiters vor Oxydation. Mittels der erläuterten Druckknopfeinrichtung mit den Teilen 134 und 135 lassen sich diese einzelnen Vorrichtungen wie gesagt leicht zu Batterien vereinigen.

Eine geringe Anfälligkeit der Vorrichtung gegen Störungen bzwo Bildung von Fehlerquellen wird dadurch erreicht, daß man auf eine druckunempfindliche Berührungsstelle eine weitere druckunempfindliche Berührungsstelle folgen läßt. Ferner werden aus stark komprimierbaren leitenden Materialien, die im Prinzip zu verwenden wären, solche Metalle ausgewählt, welche im Bereich der infragekommenden Temperaturen einen Phasensprung mit erheblicher Volumenänderung vollziehen, beispielsweise Gallium, welches sich beim Schmelzen um drei Prozent kontrahiert sowie Quecksilber, welches eine Kontraktion von fünf Prozent beim Verfestigen ausführt. Nach dem Gesetz vom kleinsten Zwange ist an der Doppelberührungsstelle eine besonders hohe Potentialdifferenz zu erwarten, wodurch es ermöglicht wird,

auch die entgegengesetzt wirkende rieht empfindliche Berührungs-/♦ zweckmäßiq

309820/0027

stelle unter Druck in demselben Druckraum unterzubringen, ohne daß hierdurch der Effekt wesentlich abgeschwächt wird· Es lassen sich auf diese Weise innerhalb ein und desselben Druckgefäßes viele Elemente mit Berührungsstellen hintereinander schal ten, wodurch sich die Energieentnahme mittels isolierter durch die Wandung geleiteter elektrischer Leiter vereinfacht.

Zu den vorgenannten Leitern gehören auch Halbleiter, welche auf der einen Seite für -P-Leitung und auf der anderen Seite für η-Leitung dotiert sind· Mit den angegebenen Dotierungen, welche in weiten Grenzen variabel sind, eignen sie sich besonders zur Einschaltung zwischen zwei besonders kompressiblen Leitern, da trotz der an den beiden Berührungsflächen in weiten Grenzen verschieden einstellbaren elektrischen Eigenschaften (Elektronenkonzentration) kaum ein Druckpotential innerhalb dieser Halbleiter entsteht» Da Gallium und Quecksilber sich nicht merklich amalgamieren, läßt sich ein besonders bevorzugtes Element aus der Reihenfolge Quecksilber-Galliumdruckunempfindliches Leiterpaar oder Gallium-Quecksilber-Halbleiter herstellen, wobei der Halbleiter einseitig p- oder η-dotiert ist oder beiderseitig verschieden dotiert sein kann. Auch die Kombination von Ballium-Quecksilber-Leiter (oder Halbleiter) läßt sich verwenden.

Es ist ferner zweckmäßig, die den gegebenenfalls flüssig werdenden Leitern benachbarten Leiterenden durch eine dicht

309820/0027

schließende elastische Manschette als Isoliermaterial miteinander zu verbinden und zu umgeben, wobei diese Manschette mit einer elektrisch nicht leitenden Flüssigkeit gefüllt ist, damit die nicht flüssigen Leiterteile ihren Platz nicht verlassen können« Der Raum zwischen der erläuterten Druckbatterie und der Wand des betreffenden Druckgefäßes wird zweckmäßigerweise durch eine nicht unter Druck stehende Flüssigkeit ausgefüllt, um eine gute Wärmeübertragung zu garantieren, und es können Vorrichtungen vorgesehen werden, um die Flüssigkeit zwangsweise oder durch Thermosyphonprinzip in Umlauf zu bringen.

Eine Vorrichtung, welche auf den obigen Überlegungen beruht, ist in Fig. 19 dargestellt. In eine . länglichen Druckgefäß 140 befindet sich eine Säulenbatterie 141 aus elektrischen Druckelementen der vorgeschriebenen Art· Die Säulenbatterie besteht aus Schichten eines Metalles 141a, Quecksilber 141b und einem weiteren Leiter 141c einer anderen Art. Das obere Ende 141d der Säule ist mittels Isolierung 142 nach außen geführt. Die Säule wird von elastischen Isolationsmänteln 143 umgeben. Ferner ist der Raum 144 zwischen der Säule und dem Behälter mit isolierender Flüssigkeit drucklos angefüllt, so daß nur die Säule in ihrer Längsrichtung unter starken Druck steht. Auch die Räume 145 können mit isolierender Flüssigkeit gefüllt werden.

Fig. 20 zeigt eine andere Vorrichtung mit einem Druckbehälter 146, der außen mit Wärmeaustauschrippen 146a versehen ist.

309820/0027

Die Drucksäule beginnt unten unter elektrisch leitender Verbindung mit dem Gefäß 146 mit einem einseitig dotierten Halbleiter 147, auf welchen nach oben hin eine Schicht 148 aus Quecksilber sowie eine Schicht 149 aus Gallium folgt. Im übrigen gilt hier das gleiche wie bei der Vorrichtung gemäß Fig. 19. Es sei in diesem Zusammenhang noch vermerkt, daß Stoffe wie Caesiom, Rubidium, Kalium und Natrium wegen ihrer außerordentlich hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten vorteilhaft Verwendung finden können, wobei es sich dann aber wiederum empfiehlt, die betreffende Batteriesäule mit einem Mantel, zum Beispiel einer Kunststoffhülle, zu umgeben·

Fig. 21 zeigt ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Hfindung, wobei das Druckgefäß 150 nach Art einer Spindelpresse mit durch Handrad 151 betätigter Spindel 152 ausgebildet ist. Unter Zwischenschaltung eines Druckblockes 153 wird ein starker Druck auf eine darunter befindliche Säule ausgeübt. Diese Säule besteht aus dotierten Halbleitern 154, 155 und Schichten 156 aus Isoliermaterial. Die Berührungsstellen zwischen den Halbleitern 154, 155 sind abwechselnd, wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist, unter Druck und druckfrei. Die Stromentnahme erfolgt sinngemäß wie bei den oben erläuterten Äusführungsbeispielen zwischen den beiden Enden der Säule.

Das Ausführungsbei'spiel gemäß Fig. 22 entspricht im wesentlichen der Vorrichtung gemäß Fig. 21, es ist hier lediglich die Spindel durch eine hydraulische Presse mit Druckstempel 157 und Fumpe

309820/0027

ersetzt.

Fig. 23 gibt eine andere konstruktive Lösung wieder, wie die Berührungsstellen innerhalb einer Säule abwechselnd unter Druck gesetzt und drucklos gehalten sein können. Die Säule 159 ist in diesem Falle zwischen zwei Druckstücken 160, 161 unter hohem Druck eingespannt, wobei diese Druckstücke gleichzeitig den Innenraum des Gefäßes 164 unter Zwischenschaltung von Wärmeisolationen 162, 163 abschließen. Die als Arbeitsmaterial dienenden Schichten 165, 166 sind durch Zwischenschicht 167 elektrisch isoliert, jedoch nicht wärmeisoliert, wozu die Schichten 167 beispielsweise sehr dünn ausgeführt werden können. Die vorerläuterte Drucklosigkeit der jeweils zweiten Berührungsstellen zwischen den Schichten 165, 166 wird dadurch erreicht, daß jede dieser Schichten außen herum einen Hohlring besitzt. Die beiden einander zugehörigen Hohlringe sitzen ineinander. Die gesamte Säule kann außen von einem elastischen Isoliermantel 168 umgeben sein.

Bei dem in Fig. 24 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Drucksäule 169 Bestandteil einer Kühl- und Heizvorrichtung. Da auf der einen Seite der Vorrichtung höhere Temperatur herrscht als auf der anderen, ist die Vorrichtung durch eine wärmeispLierende Platte 170 geteilt, welche von Bolzen 171, 172 sowie von der mit Isoliermantel 173 umgebenen Säule durchbrochen ist. Die Bolzen 171, 172 dienen unter Zwischenschaltung von Quertraver;s<-n 174, 175 zur Druckex zeugung«

3 09820/Oi)? 7

Es versteht sich, daß an geeigneten Stellen Wärmeisolationen vorzusehen sind. Die Säule selbst ist wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen erläutert aufgebaut. Auch in diesem Falle wechseln unter Druck stehende und druckfreie ' Berührungssteilen einander ab. Ein besonders günstiger Spannungsund damit Temperatureffekt entsteht dann, wenn jeweils eine der Arbeitsschichten aus Einkristallen gebildet ist, die an den drucklosen Stellen andere Eigenschaften als an den Druckstellen aufweisen. An den Traversen können wieder vorteilhaft Wärmeaustauschrippen 174a, 175a vorgesehen werden.

Die Fig. 25 und 26 zeigen ein weiteres Auführungsbeispiel der Erfindung, wobei die Arbeitsschichten 176 und 177, die den obigen Schichten der erläuterten Säulen entsprechen^, zylindrisch ausgeführt und aufeinandergeschrumpft sind, so daß sich an den dicht aufexiander liegenden Flächen Druckstellen ergeben· Dies geschieht paarweise, das heißt jeweils zwischen zwei Druckpaaren sind Zwischenräume 178 vorgehen, die von Lamellen drucklos überbrückt werden. Um ein Aufkommen von Druck in diesem Zwischenräumen zu vermeiden, können diese Zwischenräume mit Öffnungen in den entsprechenden Rohren versehen werden. Im übrigen können die Lamellen schräg oder gewellt ausgeführt sein. Wird die Vorrichtung zur Wärmeteilung verwendet, so können an den sit'rnseitigen Enden der vorerläuterten Zylinderschichtungen gemäß Fig. 25 Kappen 179, 180 aus Isoliermaterial angebracht werden und außerdem kann das äußerste und innerste Rohr bzw. Zylinder der Arbeitsschichten mittels eines elektrisch

309 8 20/00 2 7

», - AHr-

gleitenden Bügels 181 oder eines elektrischen Widerstanden kurzgeschlossen werden» Die vorerläuterten Lamellen dienen dann als Wärmeüberträger zwischen den Schichtstufen. Ohne die Kappen 179, 180 sowie ohne Bügel 181 oder Widerstand 182 kann die Vorrichtung unmittelbar als Elektrizitätserzeuger dienen. Die vorerläuterten Lamellen stellen dann den Wärmekontakt zu dem die Wärmequelle bildenden Medium her.

In Ergänzung zu den obigen Erläuterungen der Drucksäulen, die sich in Druckgefäßen befinden, wird noch folgendes ausge führt. Für den Fall, daß eine solche Drucksäule aus gleichen oder verschiedenen Halbleitern besteht, welche beiderseitig verschieden dotiert sind und mit den verschieden dotierten Seiten aneinander stoßen, bedarf es keiner besonderen Maßnamen, weil hier der Strom ohnehin nur in einer Richtung an den betreffenden Berührungssteilen fließen kann. Soll aber ein anderer Leiter oder ein Leiterpaar zwischengeschaltet werden, so wird zweckmäßig die Oberfläche der Halbleiter jeweils in zwei möglichst dünnen Schichten übereinander p- und n- dotiert.

Eine Vorrichtung, bei welcher der Druck durch einander aufgeschrumpfte Ringe erzeugt wird, wie zum Beispiel gemäß Hen Figuren 25 und 26, kann dadurch verbessert werden, daß nur der äußerste und der innerste Zylinder an der Druckerzeugung beteiligt sind, während die dazwischen liegenden Schichten sehr dünn ausgeführt sind. Soll eine solche Vorrichtung hauptsächlich zur Wärme-Kälteerzeugung dienen, so ist sie vorzugsweise in. Gestalt einer langen Walze ausgeführt, welche an ihren

309820/0027

Enden wärmeisoliert ist. Soll dagegen Strom erzeugt werden, so wird die Walze vorzugsweise in Gestalt schmaler Ringe ohne Wärmeisolierung ausgeführt.

Die Fig. 27 zeigt noch vier verschiedene Ausführungen für Dotierungen. Gemäß Fig. 27a sind zwei dotierte Halbleiter 183, 184 geschichtet,, die jeweils mit ihren positiv dotierten Flächen mit den benachbarten negativ dotierten Flächen zus ammenstoßen.

Gemäß Fig. 27b bestehen alle Halbleiterplatten aus dem gleichen Material und sind dotiert wie gemäß Fig. 27a_o

Fig. 27c zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Leiters zwischen zwei an der Oberfläche-doppelt dotierten gleichen oder verschiedenen Halbleitern 186, 187.

Fig. 27d zeigt eine Schichtung »on zwei verschiedenen Leitern 188, 189, welche sich zwischen zwei gleichen oder verschiedenen Halbleitern 190, 191 befinden und deren Oberflächen wie eingezeichnet doppelt dotiert sind.

Tn allen Fällen, in denen wie vorerläutert dotierte Halbleiter vorgesehen sind, erfolgt die Dotiertang der besseren Leitfähigkeit wegen. Fig. 27e zeigt einen einseitig dotierten Halbleiter, bei dem die Dotierung weitgehend durch das ctos

BAD ORIGINAL

Material hindurchgeht, aber einen kleinen Streifen auf der in der Zeichnung unten liegenden Seite freiläßt, damit hier im Kontakt zu einem anderen Leiter die elektrischen Eigenschaften unterschiedlich sind. Bei verschieden dotierten Oberflächen kann die Dotierung bis zum Anschluß an die entgegengesetzte Dotierung fortgeführt werden, falls der dann entstehende Sperreffekt nicht erwünscht ist. In diesem Falle wird gemäß Fig. 27f ebenfalls ein undotiertes Stück bzw. gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Mittelschicht freigelassen. Sind oberflächlich Sperrschichten vorgesehen, um durch ungleichmäßigen Druck hervorgerufene Rückströme zu vermeiden, so muß ebenfalls eine undotierte Zone bzw. Mittelschicht gemäß Fig. 27g vorgesehen werden, da in diesem Falle der Sperreffekt störend wirken würde. Man kann aber auch unter Verzicht auf die Sperrzone auf der einen Seite die Dotierung gemäß Fig. 27h völlig bis zu dieser Seite durchführen., Fig. 27k zeigt schließlich ein Ausführungsbeispiel, bei dem die entstehende Sperrschicht nicht störend ist und deshalb die verschiedenen Oberflächendotierungen fortgesetzt werden können, bis sie sich berühren.

Die Fig. 28 und 29 zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel einEr Schichtung von Arbeitsmaterial, welches entsprechend den obigen Erläuterungen in Form von konzentrischen Rohrbündeln 192 ein stabiles Innenrohr 193 umgibt. Dieses konzentrische Rohrbündel ist außen von einem kräftigen Außenrohr 194 umgeben, das sweckr-ur Druckerzeugung aufgeschrumpft ist. Die End-

BAD ORIGINAL 309820/0027

~;M5~3539

flächen dieser walzenförmigen Vorrichtung sind durch Kappen 195 wärmeisoliert. Außerdem kann eine Kurzschlußleitung 196 zwischen Innenrohr 193 und Außenrohr 194 vorgesehen sein.

Die Fig. 30 und 31 zeigen noch eine Vorrichtung in Form eines kurzen Zylinders mit einem inneren Kern 197 aus Metall. Dieser Kern ist von konzentrischen Ringen 198 aus Arbeitsmaterial gemäß obiger Beschreibung umgeben und das Ganze wird von einem aufgeschrumpften Rohrstück 199 unter Druck gesetzt. Die Ansaätze 197a bzw. 199a dienen zur besseren Wärmeübertragung. Falls der Kern 197 und das aufgeschrumpfte Rohrstück 199 elektrisch leitend sind, kann zwischen diesen beiden Bauteilen mittels nicht gezeichneter elektrischer Leitungen Strom abgenommen werden.

Es wurde weiter oben im Zusammenhang mit den Fig. 6 bzw. 13 und 14 das Problem einer möglichen Eisbildung erläutert und konstruktive Wege vorgezeigt, um dieser Eisbildung zu begegnen. Fig. 32 veranschaulicht eine andere erfindungsgemäße Vorrichtung, die dazu dient, eine evtl. Eisbildung unschädlich zu machen. Das Innenrohr 200, welches den Innenrohren der weiter oben erläuterten Ausführungsbeispiele entspricht und welches durch einen Vakuumkessel 201 hindurchtritt, ist an einen Kreislauf mittels der Rohrleitungen 200a und 200b angeschlossen. Über Verteilerrohre 200c, 20Od, 20Oe ist die Röhrleitung 200b an drei Wärmeaustauscher 202, 203, 204 angeschlossen, die ihrerseits mit dem anderen Austrittsende über Verbindungsleitungen 205, 206, 207 an einen Dreiwegehahn 208 angeschlossen sind, zu dem auch die Rohrleitung 200a führt. Bei Beginn einer evtl. Eisbildung an dem Wärmeaus- .

3 09 820/0027

$0

tauscher 202 kann mittels des Dreiwegehahnes 208 eine Umschaltung auf einen der beiden anderen Wärmeaustauscher 203, 204 erfolgen, so daß die einzelnen Wärmeaustauscher nur zeitweise in Betrieb sind und sich in den Zwischenzeiträumen abtauen können. Zweckmäßigerweise können die Wärmeaustauscher 202, 203, 204 mit nicht gezeichneten installierten Wärmefühlern ausgestattet werden, die eine automatische Umschaltung des Dreiwegehahnes 208 bewirken. Es versteht sich, daß die Anzahl der Wärmeaustauscher und die Anzahl der Wege des Mehrwegehahnes den Gegebenheiten angepaßt werden kann.

Von Vorteil ist in diesem Zusammenhang ferner, daß das Innenrohr, dal an einen Kreislauf mit einem oder mehreren Wärmeaustauschern angeschlossen ist, ein nicht gefrierendes Medium enthält, das die Wärmeaustauscher durchströmt. Als ein solches Medium bzw. Wärmeübertragungsmittel eignen sich trockne Gase oder sehr tief gefrierende Flüssigkeiten, wie etwa n-Propylalkohol und Aethylalkohol oder deren Mischungen. Es kann ferner zweckmäßig sein, die Wärmeaustauscher sehr großflächig, jedoch mit nicht allzu gut wärmeleitender Oberfläche auszubilden, so daß Eisansatz nicht zu befürchten ist.

Ein anderes Problem kann darin gesehen werden, daß die Rotoren bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen einer starken Erhitzung ausgesetzt sind. SIiK Um die Rotoren gegen Überhitzung zu schützen, wird im Rahmen der Erfindung ferner vorgeschlagen, als Arbeitsmedium einen Halbleiter zu verwenden, dessen

3U9820/Q027

21Γ3539

elektrische Leitfähigkeit bei eiedrigen Temperaturen nicht störend wirkt, bei Überhitzung aber die Ausbildung eines weiteres Wärmegefälles durch seine dann gesteigerte elektrische Leitfähigkeit verhindert.

Es wird schließlich noch, insbesondere in besug auf die Ausführungsbeispiele gemäß den erläuterten Fig. 21 und 22, im Rahmen der Erfindung vorgeschlagen, die einzelnen Teile der Säulen aus winkelförmigen , zweckmäßigerweise rechtwinkligen Einkristallen herzustellen· Einkristalle besitzen eine Wachstumscharakteristik in einer bestimmten Richtung. Aus einem solchen Einkristall wird ein winkelförmiges Teil ausgeschnitten, so daß der eine Schenkel des Winkels, in dem die Wachstumsrichtung des Einkristalles länlgs gerichtet orientiert ist, unter Druck gesetzt werden, und zwar senkrecht zu der Wachstumscharakteristik, während der andere Schenkel des Winkels, in dem die Wachstumscharakteristik des Einkristalles quer zur Längsrichtung des Schenkels verläuft, drucklos bleibt.

30982 0/0027

Claims (1)

1. Patentansprüche

   Verfahren zur Energiegewinnung aus einem wärme» enthaltenden Stoff, wobei zwischen einer Wärmequelle, an welcher Wärme zugeführt wird, und einer Energie» entnahmestelle eine Temperaturdifferenz erzeugt wird, dadurch gekennmeichnet, daß die Temperaturdifferenz mittels eines als Wärmeteiler wirkenden starken mechanischen Kräftefeldes erzeugt wird·

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Kräftefeld durch Zentrifugalkräfte gebildet wird.

   3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Kräftefeld durch magnetische Kräfte gebildet wird·

   4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet', daß das mechanische Kräftefeld durch ein Druckfeld gebildet wird·

   309820/0027

   5· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit hoher Drehzahl antreibbarer Rotor vorgesehen ist, daß im Bereich seiner Drehachse die Wärmequelle und im Bereich seines Umfanges die Energieentnahmestelle angeordnet sind, und daß zwischen Wärmequelle und Energieentnahmestelle Wärmeträger vorgesehen sind·

   6* Vorrichtung nach Anspruch 5 t dadurch gekennzeichnet,

   /axial
   daß der Wärmeträger als 'wärmeisolierter Gasraum, Vorzugs»

   weise mit Xenon gefüllter Raum, ausgebildet ist.

   7· Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn» zeichnet, daß der Rotor in einer stark evakuierten Kammer angeordnet ist.

   8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7« dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmequelle und/oder die Energie« entnahmestelle als Wärmetauscher ausgebildet sind·

   9· Vorrichtung nach Anspruch 7t dadurch gekennzeichnet, daß der Wärmetauscher als Strahlungswärmetauscher ausge·* bildet ist·

   10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 his 7, dadurch gekennzeichnet, daß Wärmequelle und Energieentnahmestelle mit zu einem Stromkreis miteinander verbundenen Thermo·· elementen versehen sind·

   309820/0027

   11. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor ein koaxial zur Drehachse drehbar gelagertes Rohr aufweist, an dessen Innenwand eine Anzahl ringscheiben« förmiger Lamjaellen angeordnet ist, und auf dessen Außen» wand eine Anzahl sich radial erstreckender Gaskammern befestigt ist.

   12· Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Innern der ringscheibenförmigen Lamellen ein fest-« stehendes, auf der Innenseite mit radialen Rippen versehenes Rohr angeordnet ist, und daß das Rohr mit Anschlüssen für die Zu« und Ableitung eines das Rohr durchströmenden, die Wärmequelle bildenden Mediums versehen ist.

   13· Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekenn» zeichnet, daß die Gaskammern auf ihrem äußeren Umfang ebenfalls mit ringscheibenförmigen Lamellen versehen sind.

   Ik, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Innenflächen der Gaskammern verspiegelt ausgebildet sind.

   15· Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor in einem Vakuumkessel angeordnet ist und aus mehreren konzentrisch und mit Abstand voneinander ange« ordneten druckfesten Rohren besteht, welche an den Enden mittels wärmeisolierender Ringscheiben geschlossen und mit« einander verbunden sind, und daß die »o gebildeten zylindrischen Ringräume unter Gasdruck mit vom innen nach außen

   309820/0027

   abnehmendem Druck gesetzt sind, daß im Innern des Roturs koaxial mit der Rotordrehachse ein feststehendes, auf der Innenfläche mit radial verlaufenden Rippen versehenes Rohr angeordnet ist, welches mit Anschlüssen für die Zu- und Ableitung eines das Rohr durchströmenden, die Wärmequelle bildenden Mediums versehen ist, und daß der Rotor von fest« stehenden Siederohren umgeben ist«

   l6o Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor in einem Vakuumkessel angeordnet ist, einen inneren und einen äußeren Zylinder sowie einen zwischen den beiden Zylindern gehaltenen Ring aus elektrisch nichtleitendem Material aufweist, daß zwischen Rotor und Innen» wandung des Vakuumkessels feststehende Siederohre vorge« sehen sind, daß im Innern des Rotors koaxial mit der Rotor« drehachse ein feststehendes, auf der Innenfläche mit radial verlaufenden Rippen versehenes Rohr angeordnet ist, welches mit Anschlüssen für die Zu- und Ableitung eines das Rohr durchströmenden Mediums versehen ist, und daß die Innen« wandung des inneren Zylinders, die Außenwandung des äußeren Zylinders und die nach der Drehachse zuliegenden Siederohr« hälften geschwärzt sind·

   17· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß ein von einem Isolierrohr umgebenes Thermoelement mit einer Lötstelle im Bereich eines starken magnetischen Feldes mit der anderen Lötstelle außerhalb des magnetischen Feldes angeordnet ist,

   309820/0027

   und daß die außerhalb liegende Lötstelle mit einem Wärmetauscher versehen ist₀

   l8β Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere kastenförmige, vorzugsweise im Querschnitt trapezförmige, Magnete mit Abstand voneinander zu einem Ring angeordnet sind, daß in den Zwischenräumen zwischen den Magneten gut wärmeleitende, mit Wärmeaustauschrippen versehene Verbindungselemente vorgesehen sind, und daß die Magnete mit Bohrungen zwecks Wärmeableitung versehen sind·

   19· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Magnete ringförmig und mit Abstand voneinander angeordnet sind, daß die Magnete an den einander zugekehrten Enden mit Polschuhen aus magnetisierbarem Material versehen sind, daß diese Polschuhe mit Bohrungen zwecks Wärmeableitung versehen sind, und daß in den Zwischenräumen zwischen den benachbarten Polschuhen gut wärmeleitende, in Verbindung " mit den Polschuhen stehende, zweckmäßig als Wärmetauscher ausgebildete,Elemente der Wärmequelle vorgesehen sind.

   20· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl magnetisierbarer Blöcke ringförmig und mit Abstand voneinander angeordnet ist, daß in den Zwischenräumen von dem die Wärmequelle darstellenden Medium durchströmte Wärmetauscher mit guter Wärmeleitfähigkeit vorgesehen sind, daß

   309820/0027

   die Blöcke mit Bohrungen zwecks Wärmeableitung versehen sind, und daß mindestens ein Block von einem gut wärme« isolierten Kasten umgeben ist, in welchem eine sehr tiefe Ültraleitfähigkeit erzeugende Temperatur aufrechterhalten und eine stromdurchflossene Spule angeordnet ist.

   21« Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Rotor und/oder Innenrohr in Achsrichtung zueinander verschiebbar eingerichtet sind·

   22· Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei staterialmäßig unterschiedliche elektrische komprimierbare Leiter zu einem Stromkreis miteinander verbunden sind, und daß eine Verbindungsstelle unter hohen Druck gesetzt und mit einer Wärmequelle verbunden istο

   23· Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von zwei Leitern mit ihren Verbindungsstellen abwechselnd unter Druck gesetzt und drucklos gehalten sind.

   24· Vorrichtung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekenn··· zeichnet,, daß die unter Druck stehenden Verbindungsstellen zu einer Säule innerhalb eines Druckkessels geschichtet sind·

   25· Vorrichtung nach einen der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß als Leiter je Verbindungsstelle Quecksilber, GalliujB «ad Mindestens ein Metall, welches sich

   8 2 0/0027

   mit Quecksilber und Gallium nicht legiert, und/oder Halbleiter geschichtet sind.

   26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 22 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen ring- bzw. zylinderförmig zu einem ein Beschleunigungsfeld durch Rotation erzeugenden Rotor geformt sind.