DE2640911A1

DE2640911A1 - Energiespeicherwandler

Info

Publication number: DE2640911A1
Application number: DE19762640911
Authority: DE
Inventors: Will Clarke England
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-09-24
Filing date: 1976-09-10
Publication date: 1977-03-31
Also published as: US3988905A; JPS5240245A; GB1561754A; IN146368B

Description

PAT Ii N TA N WA LT K

niPi ΓΗΕΜ DR KLAUSJAEGER DIPL.-ING. KLAUS D. GRAMS DR.-ING. HANS H. PONTANI

^L GRÄFELF.NG'ARfeOSTR 4₇ 8031 STOCKDORF ■ KREUZWEG 34 8752 KLE.NOSTHEIM . H₁RSCHPFAD 3

Einreichungsfertig zur
Weiterleitung erhalten.

ENG-1

Will Clarke England

7310, Eastcrest Drive, Austin, Texas 78752 / U.S.A.

EnergieSpeicherwandler

Dia Erfindung bezieht sich auf Enargioiamenta und insbesondere auf reversible Energieelernenta mechanisch-thermischen Energieaustausches.

Es ist ein Ziel dieser Erfindung, ein reversibles Grundwarmeenergiespaicherungs- und -rückgewinnungselement sicherzustellen, das für die mechanische Energieeingabe und -abgabe, die Flüssigkeitsdruck-Energiseingabe und -abgabe und die Ein- und Abgabe thermischer Energie geeignet ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Sicherstellung einer Vorrichtung, die einer größeren oder geringeren Uärmeenergieübertragung, als mechanisch in Form von Energie für die Durchführung solch einer Idärmaanargieübertragung erforoerlich ist, fähig ist.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Sicherstellung einer in den Bereichen des Heizens, Kochens, Kühlens und der Gefrierung anwendbaren Vorrichtung, aie fest installiert oder tragbar sein kann·

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung mehrerer Energiespaicnerungsuna -rückgewinnungsmöglichkeiten.

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TELEPHON: (089) 85427O1; 8574080; (O6O27) 8825 · TELEX: 521777 isar d

Noch ein weiteres Ziel der Erfindung ist die Sicherstellung eines uärmeenergieelements, das des Ausgleichs mehrfacher gegensinniger Wirkungen oder des Unausgleichs mehrfacher v/ersetzender Wirkungen fähig ist.

Andere Ziels und Vorzüge dieser Erfindung u/erden bei Durchlesen der folgenden Beschreibung und der anhängenden .Forderungen, zusammen mit den beigefügten Zeichnungen offensichtlich werden, von denen:

Zeichnung 1 eine in auseinandergezogener Anordnung dargestellte Schnittansicht eines reversiblen mechanisch-thermischen Energieelements konstanter Volumenverdrängungen ist.

Zeichnung 2 ein teilweiser Querschnitt ist, der die Einlaß-Konstantvolumenverdrängungsvorrichtung zeigt»

Zeichnung 3 eine bildmäßige Ansicht der Konfiguration der Zeichnung 1 mit einer manuellen Drehmomenteingabe zur Erwärmung der flüssigkeit in dem Idärmeenergiespeicher ist·

Zeichnung 4 eine in auseinandergezogener Anordnung dargestellte Schnittansicht eines reversiblen mechanisch—thermischen Energieelements veränderlicher volumetrischer Verdrängungen ist.

Zeichnung 5 eine Draufsicht auf die Innenseite des Gehäuses der rotierenden veränderlichen Volumenverdrängungsvorrichtung, dar Achse V-U der Zeichnung 7 entnommen, ist»

Zeichnung 6 eine Draufsicht auf die rotierende veränderliche Volumenverdrängungsvorrichtung, der Achse V-U der Zeichnung 7 entnommen, ist«

Zeichnung 7 ein Querschnitt der rotierenden veränderlichen Volumenverdrängungs— einheit, der Achse VII-UII der Zeichnung 6 entnommen, ist.

Zeichnung 8 eine Querschnittansicht eines entgegengesetzt wirkenden Paars reversibler mechanisch-thermischer Energieelemente konstanter Volumenverdrangungen ist»

Zeichnung 9 eine bildmäßige Ansicht eines entgegengesetzt wirkenden Paars reversibler mechanisch-thermischer Energieelemente konstanter Volumenverdrangungen ist, mit teilweise weggeschnittener Wärmeisolierung und mit manueller Drehmomenteingabe zur Erwärmung des

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Anfangselements und Kühlung des folgenden Elements₀

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen des Patents umfaßt meine Erfindung eines reversiblen mechanisch-thermischen Energieelemsnts 1 im' Grunde: einen reversiblen Einlaßdurchgang 3, der zu einer reversiblen rotierenden Einlaßvolumenverdrängungsvorrichtung 4 führt; eine reversible rotierende Austrittsvolümen— verdrängungsvorrichtung 7 mit einem von besagter Vorrichtung 7 führenden reversiblen Austrittsdurchgang 8, wobei besagte Einlaß- und Auslaßrotationsvorrichtungen ungleich in bezug auf die Mengen volumetrischer Verdrängung sind und besagte volumetrische Verdrängungen bezeichnenderweise mindestens einmal bei jeder Umdrehung verschwinden; einen üJarmaenergiespeicher 6 zur Aufnahme von einer thermischen Umwandlung ausgesetzten Substanzen; einen reversiblen VerdichtungsVExpansions-Kanal 5, der von der verschwindenden Seite besagter Rotationseinlaßvorrichtung 4 zur wiedererscheinenden Seite besagter Rotationsaustrittsvorrichtung 7 führt, wobei besagter Kanal in thermischer Verbindung mit besagtem idärmeenergiespeicher 6 und besagter einer thermischen Umwandlung ausgesetzten Substanz steht; und eine verdichtbare/expandierbare, einer Volumen-, Druck- und Wärmeumuandlung in besagtem Kanal 5 ausgesetzte flüssigkeit, wobei besagte Flüssigkeit nach dem Einlaß aus besagtem Einlaßdurchgang 3 über die Rotationseinlaßvolumenverdrängungsvorrichtungen 4 zu besagtem Kanal 5 und von besagtem Kanal 5 über die Rotationsaustrittsvolumenverdrängunc» vorrichtungen 7 zum Austrittkanal 8 zwecks Austritts verdrängt wird. Falls die Einlaßvolumenverdrängungsmenge größer als die Austrittsvolumenverdrangungsmenge ist, wird die verdichtbare/expandierbare Flüssigkeit in besagtem Kanal 5 verdichtet, wodurch die Temperatur besagter Flüssigkeit erhöht und die besagte Flüssigkeit dazu veranlaßt wird, einen Teil ihrer thermischen Energie an den Wärmeenergiespeicher 6 und die darin enthaltene Substanz abzugeben. Falls die EintrittsvolumBnverdrängungsmenge geringer als die Austrittsvolumenverdrängungsmenge ist,wird die Flüssigkeit in besagtem Kanal 5 expandiert, wodurch aia Temperatur besagter Flüssigkeit reduziert und die besagte Flüssigkeit dazu veranlaßt wird, einen Teil der thermischen Energie aus dem Uärmeenergiespeicher 6 und der darin enthaltenen Substanz zu absorbieren· Beide dieser Verfahren erfordern eine Energieeingabe durch Drehmomenteingabe oder aufrecht-

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erhaltenes Druckdifferential und sind reversibel, wenn zwischen dem Speicher und der einlaufenden Flüssigkeit ein thermisches Differential besteht. Bei diesen Verfahren handalt es sich sowohl um Energieübertragungs- als auch um Energieumwandlungsvarfahren, d.h. daß die Mengen übertragener thermischer Energie die zur Veranlassung der Übertragung erforderliche Energie überschreiten können.

Zu den rotierenden Volumenve-^Jrängungsvorrichtungen zählen Konstantvolumenverdrängungsvorrichtungen wie die in den Zeichnungen 1, 2 und 3 dargestellte, ineinandergreifende Umlaufeinrichtung 9. Zu den rotierenden Volumenverdrängungsvorrichtungen zählen des weiteren veränderliche Volumenverdrängungsvorrichtungen wie die in den Zeichnungen 4, 5, 6 und 7 dargestellte Vorrichtung 9 mit radial beweglichem Flügel 11a und Rotor 11. In beiden Fällen ist es lediglich notwendig, daß die Einlaß- und Austrittsvolumenverdrängungsmengen ungleich sind und bezeichnenderweise mindestens einmal pro Umdrehung verschwinden·

Die Konstruktion des Gehäuses der Rotationsvolumenverdrängungsvorrichtung 2 hängt hauptsächlich von den geometrischen Konfigurationen der Rotationsvolumenverdrängungsvorrichtungen ab; der Aufbau der Teile des Gehäuses 2 hängt jedoch von der Fabrikationstechnik und den Bearbeitungsmöglichkeiten ab. Das Innere des besagten Gehäuses 2 bildet zusammen mit der rotierenden Einheit 9 die Rotationsvolumenverdrängungen·

Der reversible Einlaßdurchgang 3 in besagtem Gehäuse 2 befördert die vBrdichtbare/axpandierbare Flüssigkeit von jeder beliebigen Quelle zur reversiblen wiedererscheinenden SeitB der Einlaßrotationsvolumenverdrängungen und gestattet besagter Flüssigkeit umkehrbaren Zutritt zu den Rotationsverdrängungsvolumen. Der besagte Durchgang 3 muß lediglich von einer für die Durchführung der vorerwähnten Funktionen ausreichenden Größe und Konfiguration sein.

Der Wärmeenergiespeicher 6 ist für die Speicherung jeglicher Substanzen bestimmt, die einer Wärmeumwandlung ausgesetzt werden sollen, und muß für solch eine Speicherung ausreichend groß sein. Der besagte Speicher 6 muß des weiteren in ausreichender thermischer Verbindung mit dem reversiblen Verdichtungs-Expansions-

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Kanal 5 und mit dar gespeicherten Substanz stehen. Dia besagte thermische Verbindung umfaßt die Leitung durch das Idärmeenergiespeichergehäuse 2a und zumindest die Leitung mit besagter Flüssigkeit in basagtsm Kanal 5. De größer die thermische Leitfähigkeit des jeweiligen Teils des Speichergahäuses 2a ist, desto schneller findet die Uärmeenergieübertragung statt. 3o größer die mit dem jeweiligen Teil das Speichergehäuses 2a und besagter Flüssigkeit in Kontakt stehenden Fläche des Kanals 5 ist, desto größer ist die Ulärmeübertragungskapazität. De größer die Kontaktfläche zwischen dem Speichar^gehause 2a und der gespeicherten Substanz ist, desto größer ist die Kapazität der Uärmeenergieübertragung durch Leitung. Ist in dem besagten Speicher 6 eine Flüssigkeit oder ein Gas enthalten, könnte die üJärmsBnergieübertragung durch die li/ärmekonvektion oder den Zwangsumlauf gefördert werden. Der Idärmeenergiespeicher kann gekapselt und mit einer entfernbaren oder permanenten Abdeckung 12 versehen sein, oder erkann - je nachdem, was er enthalten soll, offen sein. Das für gute thermische Leitung von metallischer Beschaffenheit dargestellte Speichsrgehäuse 2a kann _aus jedem beliebigen geeigneten Material mit gewünschten Leitfähigkeitseigenschaften bestehen, und der äußere Teil des besagten Gehäuses 2a könnte zur größtmöglichen Reduzierung unerwünschter Idärmesnergieübertragung von einer isolierenden Beschaffenheit sein·

Der reversible Werdichtungs-Expansionskanal 5 muß in thermischer Verbindung mit dem lüärmeenargisspeicher 6 stehen und des weiteren verdichtbare-expandier— bare Flüssigkeit von der verschwindenden Seite der Einlaßrotationsvolumenver— drängungen zu der wiedererscheinenden Seite der Austrittsrotationsvolumenverdrängungen befördern. Uie dargestellt, befindet sich der Kanal 5 in völliger thermischer Verbindung mit dem Boden des Speichers 6 und erstreckt sich weiterhin zur wirksamen thermischen Verbindung spiralförmig um den kreisrunden Speicher herum. 3e nach der Form des Uärmespeichers 6 und der gewünschten Uärmeenergieübertragungsmerkmale kann der Kanal 5 in völliger oder nur teilwaiser thermischer Verbindung mit besagtem Speicher 6 stehen. Der Kanal 5 ist als ein integraler Durchgang durch das besagte Speichergehäusa 2a dargestellt, kann jedoch separat angeordnet sein, solange er eich in dem besagten Speicher 6 befindet«

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Oar reversible Austrittsdurchgang 8 in besagtem Gehäuse 2 befördert die wer— dichtbare und expandierbare Flüssigkeit won der reversiblen verschwindenden Seite der Austrittsrotationsvolumenverdrängungen und gestattet reversiblen Austritt aus den Rotationsvardrängungsvolumen, ujobai besagter Austrittdurch— gang θ besagte Flüssigkeit aus dem Energieelement 1 reversibel ausgibt. Der besagte Durchgang 8 muß zur Durchführung der vorerwähnten Funktionen lediglich von ausreichender Größe und Konfiguration sein·

Das mechanisch-thermische Energieelement 1 ist reversibel, was bedeutet,daß eine Reversierung des Verdichtungs-CHeizungs-jEnergieelements 1 in Flüssigkeitsströmung und Umlauf ein Expan8ions-(Kühlungs-)Energieäement 1 produziert, was bedeutet, daß der reversierte Austrittsdurchgang 8 und die Auatrittsvolumenverdrängungsvorrichtung 7 eines Uerdichtungselements 1 der Einlaßdurchgang 3 und die Einlaßvolumenverdrängungsvorrichtung 4 eines Expansionselementes 1 ist. Somit handelt es sich bei dem Aufbau eines Uerdichtungselements 1 um den entgegengesetzten Aufbau eines Expansionselements 1, und die Funktionen des einen sind die entgegengesetzten Funktionen des anderen·

Da die mechanisch-thermische Energiezelle mechanisch, durch Druck oder thermisch betrieben werden kann, besteht die Möglichkeit mehrerer Uielelementekotnbinationen; die einfachste ist jedoch ein reversibles Paar entgegengesetzt u/irkenden Reihenströmungsenergieelementa mit einer gemeinsamen intermediären Austritt-Einlaß-Rotationsvolumenverdrängungsvorrichtung 7 und 4, wie in Zeichnungen 8 und 9 'dargestellt· Zeichnung 8 zeigt ein Paar entgegengesetzt wirkender mechanisch-thermischer Energieelemente, von denen das erste Element la ein angetriebenes Uerdichtungselement und das zweite Element Ib ein angetriebenes Expansionselement ist, wobei jedes ja nach Rotationsrichtung und Flüssigkeitsstrom das andere ist. Uie schon vorher erwähnt, handelt es sich bei dem Energieelement um einen Energieübertragungsraechanismus, so daß das entgegengesetzt wirkende Doppelelement ein geschlossenes Flüssigkeitssystem mit einem Zirkulationsdurchgang 13 von der Austrittsrotationsvorrichtung 7 zu der Eintrittsrotationsvorrichtung und durch Drehmoment betrieben sein kann· Solch

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ein wie in Zeichnung θ dargestelltes angetriebenes Doppelelement hat ein geschlossenes Flussigkeitsatromungssyatem, das Wärmeenergie zum Wärmeenergiespeicher 6 von besagter Flüssigkeit in dem Anfangselement la überträgt und thermische Energie von dem Wärmeenergiespeicher 6 zu besagter Flüssigkeit in dem folgenden Element Ib überträgt· Nachdem solch ein Doppellelement angetrieben worden ist und ein bedeutendes thermisches Differential vorliegt, wird das Doppelelement, wenn ungehemmt, umgekehrt wirken, die Flüssigkeit in Element la erhitzen und dadurch eine Expansion veranlassen, sowie die Flüssigkeit im Element Ib abkühlen und dadurch eine Kontraktion veranlassen, wobei beide Funktionen den Flüssigkeitsstrom und die Drehrichtung reversieren und Ausgangsdrehmoment liefern· Ein Hemmungsmittel ist durch Schließen einer Regelventil-· einrichtung 10 gegeben, die in den Flüssigkeitsdurchgängen oder dem Kanal installiert ist« Ein anderes Hemmittel könnte durch eine an die Uelleneinrichtung 9a oder die Rotationseinrichtung 9 anschließbare Bremseinrichtung gegeben sein. Bei der an dem Grundelement in Zeichnungen 1 und 3 und an dem Doppelelement in Zeichnung 9 dargestellten Hemmeinrichtung handelt es sich um eine Regelventileinrichtung IQa, die den Eintritt einer Flüssigkeit außenseitiger Quellen, wie i.B. Luft, während der Drehmomenteingabe gestatten, aber die Flüssigkeitsrückströmung hemmen würde,bis die Regelventileinrichtung manuell --freigegeben uird; somit ist der Bedienungsperson die Möglichkeit einer Kontrolle über den Ausgang der gespeicherten Energie gegeben«

Zeichnung 9 ist eine Darstellung eines tragbaren entgegengesetzt wirkenden durch Handkurbel 14 betriebenen Energieelementpaars, bei dem unerwünschte Wärmeenergieverluste und -gewinne durch Wärmeisolierung 15 gehemmt werden. Durch solch eine tragbare Einheit könnte gleichzeitig Suppe erwärmt und ein Getränk gekühlt werden, und bei einer entfernbaren Wärmespeicherauskleidung 16 könnten sogar entsprechend waschbare Teile geschaffen werden·

Üoi der Bnschreibung einor gowöhlton buvorzugtcin Ausführungaart dieser Erfindung gemäß den Zeichnungan und dieser Spezifikation werden zur Klarheit spezifische Ausdrücke und Bauteile verwandt. Es ist jedoch nicht beabsichtigt, die

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in Anspruch gestellte Erfindung auf die Bauteile dieser spezifischen Art oder die dargestellte Konstruktion zu beschränken, und es uird hiermit klargestellt, daß in dieser Darstellung der Erfindung benutzte spezifische Ausdrücke alle technisch gleichwertigen umfassen, die auf gleiche Weise zur Erzielung eines ähnlichen Zwecks angewandt werden·

Es ist in der Thermodynamik wohlbekannt, daß eine Veränderung des Volumens einer expandier-Zverdichtbaren Flüssigkeit auch den von besagter Flüssigkeit ausgeübten Druck und die Temperatur besagter Flüssigkeit verändert. Wenn man daher ein Paar drehbar und flüssigkeitsfließbar verbundener Rotationsvolumenverdrängungsworrichtungen nimmt, dann wird, wenn das von der Einlaßrotationsvolumenvorrichtung 3 eingelassene Volumen ungleich dein entsprechend von der Austrittsrotationsvorrichtung 7 beseitigten Volumen ist, eine entsprechende Veränderung des Drucks und der Temperatur der in dem Kanal 5 strömenden Flüssigkeit stattfinden, der besagte Einlaß- und Austritts-Rotationsvolumenverdrängungsvorrichtungen fließfähig miteinander verbindet_o Da sich der Kanal 5 in thermischer Verbindung mit einem üJärmeenergiespeicher 6 und der darin enthaltenen Substanz befindet, wird eine Übertragung thermischer Energie zwischen der Flüssigkeit in dem besagten Kanal 5 und der Substanz in dem Wärmeenergiespeicher 6 stattfinden. Umgekehrt wird bei Einspeisung einer Substanz mit einer Temperatur, die ungleich der Temperatur besagter Flüssigkeit in besagtem Kanal 5 ist, in dem besagten Wärmeenergiespeicher 6 wiederum eine Übertragung thermischer Energie und des weiteren eine entsprechende Veränderung des Volumens und Drucks besagter Flüssigkeit stattfinden, wodurch die Rotationsvorrichtungen entsprechend angetrieben werden.

In den Eingangsenergiebetriebsarten können die Rotationsvolumenverdrängungsvorrichtungen wie folgt betrieben werden: Drehmomnntantrieb durch Hand, Triebwerk oder Motor oder ein anderes mechanisches Ausgangssystem; oder Antrieb durch ein außenseitig der Flüssigkeit zwischen dem Einlaßdurchgang 3 und dem Austrittsdurchgang 8 auferlegtes Druckdifferential; oder Antrieb durch eine thermisch veränderte Flüssigkeit, wobei besagte Flüssigkeit durch Wärmeaustausch mit der in den Wärmeenergiespeicher 6 eingespeisten Substanz verändert uird.

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Für ein reversibles mechanisch—thermisches GrundenergieeLement l_r bei dem die besagte Einlaßrotationsvolumenverdrängungsmenge über der besagten Austrittsrotationsvalumenverdrängungsmenge liegt¹,, gilt folgendes:

1. lüBnn das besagte Energieelement Drehmonvent-betrieben ist und die eingehende Flüssigkeitsmenge über der austretenden' Menge liegt, findet in dem Kanal eine Verdichtung statt, durch die die Temperatur dar Flüssigkeit angehoben wird, so daß thermische oder Wärmeenergie zum CJärmeenergiespeicher und die darin enthaltene Substanz übertragen wird. Wenn mit der Drehmomenteingabe aufgehört wird, überträgt die erwärmte Substanz die gespeicherte Wärmeenergie zurück zur Flüssigkeit, die nach Einlaß expandiert und somit eine Umkehrung der Rotations- und Flüssigkeitsstramrichtungen verursacht und eine Drehmomentausgsbe und/oder ein Druckdifferential zwischen Ein- und Austritt erzeugt«

2» Wenn das besagte Element durch Differentialdruck angetrieben wird, udrd der Einlaß druck in dem Kanal vervielfacht, und die verdichtete Flüssigkeit gibt erneut Wärmeenergie an den W'armeenergiespeicher ab· Bei Entfernung des auferlegten Druckdifferentials kehrt die gespeicherte Wärmeenergie zur eingehenden Flüssigkeit zurück und erzeugt eine Drehmomentausgabe und/oder ein Oruckdifferential zwischen Ein- und Austritt. Aufgrund der Druckvermehrung und das Rückkehrmoments in dem Kanal besteht ein Grenzverhältnis zwischen Einlaß- und Austrittsvolumen (für Luft ca» 1,8), das, mann es in einem Energieelement überschritten wird,nicht durch Druck betrieben werden kann, da der Innendruck schließlich den Flüssigkeitsstrom regelt,

3. Für den thermischen Antrieb besagten Energieelements, bei dem die eingehende flange größer als die austretende Menge ist, wird eine kalte Substanz wie z.B. flüssige Luft in den Wärmeenergiespeicher eingeführt oder eingegossen· Solch eine kalte Substanz würde thermische oder Wärmeenergie von einer Flüssigkeit - wie z.B. atmosphärische Luft - absorbieren und verursachen, daß besagte Flüssigkeit kontrahiert und ein Drehmomentungleichgewicht hinsichtlich des Einlasses normaler Luft und des Austritts

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kühlerer Luft schafft. Dieses Element könnte ein bis zu gewissem Maße durch den Außendruck begrenztes Ausgangsdrehmoment abgeben·

Für ein entgegengesetzt wirkendes reversibles mechanisch-thermisches Energieelsment 1, bei dem die besagte Austritts-Rotationsvolumenverdrangungsmenge die besagte Einlaß-Ratationevolumenverdrängungsmenge überschreitet, gilt folgendes:

1. tiiann besagtes Energieelement Drehmoment-betrieben ist und die austretende Menge größer als die eingehende Menge ist, findet in dem Kanal eine Expansion statt, durch die die Temperatur der Flüssigkeit so vermindert uird, daß thermische oder Wärmeenergie von dem Wärmeenergiespeicher

und der darin enthaltenen Substanz zu besagter Flüssigkeit übertragen wird« Bei Beendigung der Drehmomenteingaba uird die abgekühlte Substanz Idärmeenergie von der Flüssigkeit absorbieren, dadurch besagte Flüssigkeit kontrahieren und ein Drehmomentungleichgeuicht zu umgekehrter Flüssigkeitsströmung und Rotation hin schaffen·

2. Wenn besagtes Energieelement durch Differentialdruck betrieben uird, uiird der Einlaßdruck durch Expansion gemindert, und er absorbiert erneut thermische Energie von dem Energiespeicher und der darin enthaltenen Substanz. Bei Entfernung des auferlegten Druckdifferentials wird die abgekühlte Substanz Wärmeenergie von der Flüssigkeit absorbieren, besagte Flüssigkeit kontrahieren und ein Drehmomentungleichgewicht zu umgekehrter Flüssigkeitsströmung und Rotation hin schaffen·

3. Für den thermischen Antrieb besagten Energieelements, bei dem die austretende ["!enge größer als die eingehende Wange ist, uird eine heiße Substanz - wie z.B. geschmolzenes Metall — in den üiärmeenergiespeicher eingeführt oder eingegossen· Solch eine heiße Substanz gibt Wärmeenergie an eine Flüssigkeit - wie z.B. Luft — ab und verursacht} daß diese Flüssigkeit expandiert und einen Drehmomentausgang und/oder ein Druckdifferential zwischen Einlaß und Austritt erzeugt»

Wenn in dem Wärmsensrgiespeicher des Grundelements, bei dem die austretende Menge großer als die eingehende Menge ist, eine ziemlich kontinuierliche War-

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mequalle eingebaut wäre, wurde dadurch eine Kraftanlage geschaffen.Solch eine kontinuierliche Uarmeenergiequelle könnte eine spontane Kernspaltungsreaktion sein, die sich leicht kontrollieren ließe, wenn sich die Brennstoff— und Idechselmoderatorsegmente in kreisförmigen Ringen befänden und jeder zweite Ring von einem Ende aus drehbar regelbar wäre, so daß sich die Brennstoffsegmente radial ausrichten oder mit Moderatorsegmenten schachförmig anordnen ließen. Bei einem entgegengesetzt wirkenden Energieelementepaar könnte die Flüssigkeit erneut in Umlauf gebracht werden, und die Energieabgabe könnte Drehmomentabgabe und kochendes blasser aus dem anderen Element zur Beseitigung der nicht umgewandelten Wärmeenergie sein·

Die in dem druckbetriebenen Verdichtungsenergieelement stattfindende Grenzwirkung des Eingang8-/Ausgangsvolumenverhältnisses könnte leicht durch einen von dem Kanal 5 entweder zu dem Austrittsdurchgang oder einem anderen Niederdruckbereich führenden Flüssigkeitsentlastungskanal überwunden werden. Solch ein Entlastungskanal könnte jedem Energieelement einverleibt werden, zusammen mit einer Regelventileinrichtung zur Regelung der Flüssigkeitsströmung in dem Entlastungskanal, und er würde somit teilweise die Wirksamkeit der Energieelemente und die thermischen, die Drehmoment- und dis Druckcharakteristiken regeln»

Bei dem in Zeichnung 8 dargestellen entgegengesetzt wirkenden Energieelementepaar handelt es sich um ein ausgeglichenes Verdichtungs- und Expansionssystem mit thermischem Ausgleich oder Äquivalenz in den Uärmeenergiespeichern. Uenn solch ein ausgeglichenes System mit einer umlaufenden Flüssigkeitsschleife durch Drehmoment betrieben wird, wird es Element la in einen erwärmten Zustand und Element Ib in einen gekühlten Zustand versetzen und bei diesen Zuständen auf beiden Seiten der Umgebungstemperatur stabilisieren· !denn ein unausgeglichenes, geschlossenes System - angenommen mit größerer Expansion als Verdichtung - vorliegt, dann besteht trotzdem das thermische Differential zwischen den Elementen, Jedoch wird sowohl das heiße als auch das kalte Element gegen den absoluten Nullpunkt hin versetzt. Uenn die Verdichtung größer als dia Expansion ist, wird die Versetzung gegen einen heißeren Mittelwert hin sein·

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Idenn ein Paar entgegengesetzt wirkender Energieelemente so entworfen würde, daß sich das Uärmeelement innerhalb des Kühlelements befände, könnte das Kochen innerhalb des Uärmeelements stattfinden und der Abwärme in dem Kühlelement entgegengewirkt werden, so daß kühles Kochen möglich wäre. Eine noch bedeutendere Tatsache ist die, daß diese Entwurfsart, bei der es sich größtenteils um ein LJärmeenergieüberführungsverfahren handelt, äußerst wirksaoFsein könnte als eine direkte Umwandlung von Strom oder. Gas in Wärmeenergie· Die Temperatur solch einer Kühlkochvorrichtung könnte leicht durch einen Flüssigkeitsentlastungskanal mit Regelventileinrichtung regelbar sein·

Aufgrund der drei funktioneilen Charakteristiken des reversiblen Energieelements steht eine Mehrzahl von Kombinationen vielfacher Elementeanordnungen zur Verfugung:

1« Mechanische Energieeingabe - rotierbar verbundene Elemente

a. Entgegengesetzt wirkende Reihenflüssigkeitsströmungselemente

b. Gleichwirkende Parallelflüssigkeitsströmungselemente

2· Rotiarbar-unabhängige Elemente mechanischer Energieeingaba

a. Entgegengesetzt wirkende Reihenflüssigkeitsströmungselemente

b. Gleichwirkende Par_allelflüssigkeitsströmungselemente

3. Oruckdifferentialantrieb

a. Entgegengesetzt wirkende Reihenflüssigkaitsströmungselemente

(1) Rotierbar verbunden

(2) Rotierbar unabhängig

b.Gleichwirkende Parallelflüssigkeitsströmungselemente

(1) Rotierbar verbunden

(2) Rotierbar unabhängig

c. Gepaarte entgegengesetzt wirkende Parallelflüssigkeitsströmungselemente.

(1) Rotierbar verbunden

(2) Rotierbar unabhängig

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ι γ*

4· Wärmeenergieübertragung

a· Entgegengesatzt wirkende Raihanflüssigkeitsströmungsalamenta

(1) Rotierbar verbunden

(2) Rotierbar unabhängig

b« Gleichuirkende Parallelflüssigkeitsströmungsalemante

(1) Rotierbar verbunden

(2) Rotiarbar unabhängig

c. GBpaarta entgegengesetzt wirkende Parallelflussigkeitsströmungselemente

(1) Rotierbar verbünde Vielfachpaare

(2) Rotierbar unabhängig·

De nach dem Nutzen solcher Mehrfachanordnungon können mehrere Kombinationen solcher Anordnungen alternativ einsatzfähig sein·

Plan könnte weiterhin vielfache Zellenelemente luxe Uielfachüjärmeenergiespeicher in Reihen- oder Parallalströmung mit anderen Elementen gemeinsam haben· Ein heiße Luft aufnehmendes Drehmomenteingabeverdichtungselement, das einen gemeinsamen Wärmespeicher mit einem kühle Luft aufnohmonden OrehmomantausgabeBxpansionselemeent teilt, könnte sogar einen Nutzgauünn mechanischer Energie produzieren· Eine Folge rotierbar verbundener Einlaß- oder Austritt-Rotationsvolumenverdrängungsvorrichtungen in Reihenströmung könnte dia Expansion oder Verdichtung steigern und bei Parallelströmung die Flüssigkeitsströmung vergrößern·

Eine Besprechung der Vorzüge eines reversiblen mechanisch-thermischen Energie— elements ist zunächst durch den Vergleich besagten Elements mit einer elektrischen Auto-Säurebatterie zu befriedigen· Durch eine Prüfung solcher im Handel erhältlicher Auto-Batterien wurde festgestellt, daß sich die Speicherfähigkeit dieser auf ungefähr 21 Wattstunden pro Pfund Batterie belief. Die thermischen Charakteristiken von Wasser sind wie folgt:

Spezifische Wärme = 0,29 Wattstunden pro Pfund pro °Rankine Schmelzwärme = 42,2 Wattstunden pro Pfund Verdampfungsuärma = 284,4 Wattstunden pro Pfund.

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nt

l*iit anderen Worten - ein Pfund geschmolzenes, gekochtes und vordarnpftes Eis erfordert 388,7 Wattstunden Wärmeenergie, die ungefähr die Speicharungskapazität einer 18,5 Pfund Auto-Batterie erforderlich machen würde. Dieses müßte ein ausreichender einführender Vergleich zwischen Elektroenergie— und Wärme— energiespaicherungskapazitäten sein·

Ein wesentlicher Verzug dieser Erfindung ist die Schaffung einer alternativen Einrichtung zur Speicherung von Energie und Widergeuinnung vergleichsweiser Kapazität.

Ein weiterer l/orteil ist die Schaffung eines direkten Uarmeenergieubartragungssystems, das der Übertragung von mehr thermischer Energie, als fur die besagte Übertragung notwendig ist, fähig ist.

Ein weiterer Vorzug ist die Sicherstellung eines Energieelements vielfacher Funktion und vielfacher Umkehrbarkeit.

Obgleich in dieser Spezifikation nur eine Ausführungsart der Erfindung mit gewissen Modifikationen beschrieben worden ist, ist klar, daß bauliche oder materielle Neuanordnungen ausreichender odar gleichwertiger Teile, der Ersatz gleichwertiger Teile und andere bauliche Modifikationen vorgenommen und andere Verwendungszwecke erdacht werden können, ohne daß von dam Umfang meiner Erfindung abgewichen wird. Ich wünsche daher, daß diese Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen lediglich als eine Darstellung meiner Erfindung angesenen werden und daß die Erfindung nur als wie in den folgenden Ansprüchen dargelegt oder durch bestehende Techniken erforderlich begrenzt angesehen wirdc

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Claims

1,. Ein umkehrbares mechanisch-thermisches Enorgieolemant, umfassend:

(a) eine reversible rotierende Einlaßvolumenvordrängungsvorrichtung,

in der die Einlaßvolumenverdränyungon bezeichnenderweise mindestens einmal bei jeder Umdrehung verschwinden;

(b) eine reversible rotierende Austrittsvolumenverdrängungsvorrichtung, in der die Austrittvolumanverdrängungen bezeichnenderweise mindestens einmal bei jeder Umdrehung verschwinden, wobei die Fienqa besagter Austrittvolumenverdrängungen ungleich der Menge besagter Einlaßvülumenverdrangungen ist und wobei besagte Einlaß- und Austrittsvorrichtungen rotierbar verbunden sind;

(c) ein reversibler Einlaßdurchgang, der zu dar wiedererscheinenden Uolumenvürdrängung3seite besagter reversibler rotierender Einlaßvolumenverdrängungsvorrichtung führt;

(d) ein reversibler Austrittsdurchgang, der von der verschwindenden UolumenverdrängungssBite besagter reversibler rotierender Austrittvolumenverdrängungsvorrichtung führt;

(e) ein l/armeenergiespeicher zur Speicherung einor einer thermischen Umwandlung ausgesetzten Substanz;

(f) einen reversiblen Verdichtungs-Expansions-Kanal, der von der verschwindenden Seite besagter reversibler rotierender Einlaßvolumßnvsrdrängungsvorrichtung zur wiedererscheinenden Seite besagter reversibler rotierender Austrittsvolumenverdrängungsvorrichtung führt, wobei besagter Kanal in thermischer Verbindung mit besagtem Id'ärmeenergiespeicher und besagter einer thermischen Umwandlung ausgesetzten Substanz steht; und

(g) eine verdichtbare/sxpandierbare Flüssigkeit, die in besagtem reversiblen Kanal einer Volumens-, Druck- und üJärmeumwandlung unterzogen wird, wobei besagte Flüssigkeit volumetrisch über die rotierenden Einlaßvolumenverdrängungen von besagtem Einlaßdurchggang zu besagtem Kanal und von besagtem Kanal über die rotierenden Austrittsvo-

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lumenverdr'angungen zu besagtem Austrittsdurchgang verdrängt wird und besagte Flüssigkeit in besagtem reversiblen mechanisch/thermischen Energieelement eine Umwandlung ihrer Energiecharakteristiken erfährt.

2. Ein reversibles Energieelement gemäß Anspruch 1, bei dam besagte reversible rotierende Einlaßvolumenverdrängungen besagte reversible rotierende Austrittsvolumenverdrängungen in der volumetrischen Verdrängungsmenge überschreiten, wobei besagte rotierende Volumenverdrängungsvorrichtungen von einer außenseitig angewandten Antriebseinrichtung einschließlich mechanischer Drehmomenteingabe angetrieben wird, wobei das zwischen Einlaß— und Austrittsdurchgängen auferlegte Druckdifferential und dia Eingabe von Substanzen in den besagten Uärmeenergiespeicher von besagter vardichtbarar/expandierbarer Flüssigkeit thermisch unterschiedlich sind.

3. Ein reversibles Energieelement gemäß Anspruch 1, bei dem besagte reversible rotierende Austrittvolumenverdrängungen die besagten reversiblen rotierenden Einlaßvolumenverdrängungen in der volumatrischen Verdrängungsmenge überschreiten, wobei besagte rotierende Volumenverdrängungsvorrichtungen von einer außenseitig angewandten Antriebseinrichtung einschließlich mechanischer Drehmomentsingabe betrieben werden, und wobei das zwischen Einlaß- und Austrittsdurchgang auferlegte Druckdifferential und diB Eingabe von Substanzen in besagten Wärmespeicher von besagter verdichtbarer/expandierbarer Flüssigkeit thermisch unterschiedlich sind.

4. Ein reversibles Energieelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 einschließlich einer Regelventileinrichtung zur Regelung besagten reversiblen verdicht-/ expandierbaren Flüssigkeitsstroms durch besagtes reversibles Energiaelement,

5« Ein reversibles Energieäement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, einschließlich einer Bremseinrichtung zur Regelung des reversiblen Umlaufs besagter rotierender Einlaß- und Austrittsvorrichtungen in besagtem reversiblen Energieelemento

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6. Ein reversibles Energieelemont gemäß Binom dor Ansprücho 1 bis S, einschließlich einar Uärmaisolicrainrichtung zur Hemmung das reversiblen Wärmaenergiaverlustas besagten reversiblen Energieelements.

7. Ein reversibles Energieelement gemäß einem dar Ansprüche 1 bis 6, einschließlich einer reversiblen Druckantriebs- und -ausnutzungseinrichtungi die fließfähig mit besagten Flüssigkeitsdurchgängon verbunden ist.

B. Ein reversibles Enargieelemont gemäß einem dar Ansprüche 1 bis 7, einschließlich einer 'reversiblen Kraftantriebs- und -ausnutzungseinrichtung, die rotierbar mit besagten rotierenden Einlaß- und Austrittvorrichtungen verbunden ist«,

9. Ein reversibles Energialement gemäß einem der Ansprüche 1 bis Θ, bei dem mindestens eine der rotierenden Volumenverdrängungsvorrichtungen eine veränderliche V/olumanverdrängungsvorrichtung ist,

10. Ein reversibles Energieelement gemäß einem dar Ansprüche 1 bis 9, bei dem mindestens eine der rotierenden Volumenverdrängungsvorrichtungan eine mehrfachdrehende ineinandergreifende konstante l/olumanwerdrängungsvorrichtung ist.

11. Eine Vielzahl der reversiblem mechanischen-tharmischon Enorgiaalemante gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, ujobei die besagte Element^envielzahl rotierbar verbunden ist«

12. Eine Mehrzahl reversibler mechanisch-thormischer Enargiealernente gomäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei besagte Elementenvielzahl im Parallelflüssigkeitsstrom fließfähig verbunden ist.

13. Eine Wehrzahl reversibler mechanisch-thermischer Energieelemente gemäß Anspruch 11, wobei besagte Mehrzahl an Elementen fließfähig in ParalielflüsaigkoitBetrömung verbunden aind.

14. Eine Mehrzahl reversibler mechanisch-thermischer Energieelemante gemäß

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einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei besagte Mehrzahl an Elementen fließfähig in Reihenflüssigkeitsströmung v/erbunden ist und wobei der besagte fließfähig verbundene rotierende Austritt zu den Einlaßvolumenverdrängungsvorrichtungen hinsichtlich der Volumenverdrängungsmengen ungefähr gleich ist.

15. Die Mehrzahl reversibler mechanisch-thermischer lüärmeelemente gemäß Anspruch 14, wobei besagte Elementenmehrzahl rotierbar verbunden ist.

16. Ein Paar entgegengesetzt wirkender reversibler mechanisch-thermischer Energieelemente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, fließfähig in Reihenetromung verbunden, wobei besagte reversible rotierende Austrittvolumenverdränungsvorrichtung der Anfangsenergieelemente auch die reversible rotierende Einlaßvolumenverdrängungsvorrichtung des folgenden Energieelements ist.

17. Ein Paar entgegengesetzt wirkender thermisch ausgeglichener reversibler mechanisch-thermischer Energieelemente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, fließfähig in Reihenströmung verbunden, wobei besagte reversible rotierende Austrittsvolumenverdrängungsvorrichtung des anfänglichen Energieelaments auch die reversible rotierende Einlaßvolumenverdrängungsvorrichtung des folgenden Energieelements ist, und wobei besagte rotierende Einlaßvorrichtung des anfänglichen Elements und besagte rotierende Austrittvorrichtung des folgenden Elements eine ungefähr gleiche Volumenverdrängungsmenge aufweisen.

18. Ein Paar entgegengesetzt wirkender reversibler Energieäemente gemäß Anspruch 16, einschließlich eines gekapselten Durchganges, der den A ustrittdurchgang des folgenden Elements mit dem Einlaßdurchgang des Anfangselements fließfähig verbindet.

19. Ein Paar entgegengesetzt wirkender reversibler Energieelemente gemäßAnspruch 17, wobei besagte Regelventileinrichtung den besagten reversiblen verdichtbaren/expandierbaren Flüssigkeitsstrom durch besagte entgegengesetzt wirkende Energieelemente regelt.