DE2654097A1

DE2654097A1 - Continuous operation motor or cooler - uses solar or underground heat by clockwise temp. entropy cycle of low triple point gas

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Publication number: DE2654097A1
Application number: DE19762654097
Authority: DE
Inventors: Kurt Leczkowski
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-11-29
Filing date: 1976-11-29
Publication date: 1978-06-01

Abstract

The process is for continuous production of mechanical work and/or a suable cooling effect from various heat sources like solar radiation, heat contained in sea water or underground. The thermodynamic cycle follows a clockwise pattern in the temp./entropy diagram. The working medium is a gas or gas mixture whose triple pint is as close as possible to absolute zero. On earth, all or most of the process takes place between ambient temp. and absolute zero. In space, solar radiation is used as the heat source. Installations for use on earth may produce a cooling effect by heat exchange in the region from the lowest to ambient temp.

Description

Verfahren und Anlagen zur Gewinnung von Nutzarbeit und/oder Nutzkälte aus Wärme A. V<,rgeschichte und Aufgabe Die vorliegende Erfindung hat eine längere Vorgeschichte, in der die aufgaben sich mehrfach wandelten. - Es begann im ersten Weltkrieg, in dem der Erfinder eine Beobachtung machte, die zu dem damals wohl neuen Gedanken führte, das Problem der Entsalzung von Meerwasser nach dem Beispiel der Entstehung von Eisberyen durch Ausfrieren des reinen Wassers bei 0°C zu lösen. So entstand die ursprüngliche Aufgabe: "Wie gewinnt man grosse Mengen von Nutzkälte mit geringem Aufwand"? - Auf den Gedanken, Nutzkälte bei der Erzeugung von Nutzarbeit aus Wärme nebenbei, d.h. ohne besonderen Energieaufwand zu gewinnen, führte den Erfinder erstmalig die Beschäftigung mit Druckluft-Kraftübertragungs-Prozessen, die später ausführlicher erörtert werden sollen. - Dann wurde die alte Dampfmaschine unter die Lupe genommen, die immer noch eine beherrschende Stellung in unserer Energieversorgung einnimmt, obgleich alle Wasserdampf-Kraftmaschinen zwei schwerwiegende Nachteile aufweisen: erstens den ganz miserablen thermischen Wirkungsgrad und zweitens den Übelstand, dass die im Wasserdampf-treisprozess nicht in Nutzarbeit umsetzbare Wärme im Kühlwasser abgeführt und vernichtet werden muss, was zu erheblichen ökologischen Störungen führt. - - Zu diesen Uberlegungen gestellte sich die weitere Frage: Kann die heutige Menschheit es gegenüber künftigen Generationen verantworten, in einem sich steigernden Umfang Raubbau zu treiben an unersetzbaren Bodenschätzen des E;rdballs wie Kohle, Erdöl, Erdgas, rährend die durch die laufende Sonnnstrahlung der Erde zuströmende Energie und die z. B. in den Weltmeeren gespeicherte Aussenwärme nahezu unausgenutzt bleiben? Die nach dem zweiten Weltkrieg einsetzenden Satellitenflüge um die Erde> auf den Mond und in den benachbarten planetarischen Weltraum führten dann noch zu dem Wunsch, auch auf den Satelliten oder auf anderen Himmelskörpern Nutzarbeit aus der Sonnenstrahlung zu gewinnen. - - So wandelte sich der A u f g a b e n k o m p 1 e x schliesslich zur folgenden Fassung: "Gesucht werden Verfahren und Anlagen zur laufenden Gewinnung von Nutzarbeit und/oder Nutzkälte aus verschiedenen Wärmequellen wie Sonnenstrahlung, Aussenwärme (das ist die Wärme der Erdoberfläche, der Gewässer und Meere, der Atmosphäre), Brennstoffe, Kernenergie, Speicherenergie, Wärme des Erdinnern und andere, bei mannigfach gegebenen geographischen, klimatischen, tages- und jahreszeitlichen und anderen wechselnden Verhältnissen auf der Erde und/oder in der Sphäre der Erdsatelliten, auf dem Monde, den Planeten, im Weltraum, bei gutem thermischen Wirkungsgrad und ohne ökologische Störungen durch unausgenützte Abwärme, wobei auch noch die folgenden Moglichkeiten vorgesehen sein sollen: a) soweit als möglich und tunlich Sonnenstrahlung und/ oder Aussenwärme bevorzugt auszunutzen; b) bei zeitweiliger Verringerung des Bedarfes an Nutzarbeit die in den Anlagen verfügbaren, aber nicht sofort benötigten Mengen an Sonnenstrahlungswärme und/oder Aussenwärme so zu speichern, dass sie bei später eintretendem Bedarf (z.B. Spitzenbelastung der Anlagen) als zusätzliche Nutzarbeit dienstbar gemacht werden können; c) im Bereich der Erde ausser Nutzarbeit auch noch Nutzkälte in optimalen Mengen ohne Mehraufwand von Energie zu gewinnen." Dieser vorstehende Aufgabenkomplex ist neu, erfinderisch und hat einen technischen Fortschritt von hohem Ausmasse zum Gegenstand.Processes and installations for obtaining useful work and / or useful cooling From Heat A. History and Object The present invention has a lengthy one Prehistory in which the tasks changed several times. - It started in the first World War, in which the inventor made an observation that was probably new at the time Thought led to the problem of desalination of sea water along the lines of the Formation of Eisberyen can be solved by freezing out the pure water at 0 ° C. So the original task arose: "How do you obtain large amounts of useful cooling with little effort "? - On the idea of useful cooling when generating useful work from heat incidentally, i.e. without any special expenditure of energy, led the First inventor to deal with compressed air power transmission processes, which will be discussed in more detail later. - Then the old steam engine put under the microscope, which still has a dominant position in our energy supply occupies, although all steam engines, two serious disadvantages exhibit: firstly the very miserable thermal efficiency and secondly the The disadvantage that the heat that cannot be converted into useful work in the steam circulation process must be removed and destroyed in the cooling water, which leads to considerable ecological Malfunctions. - - In relation to these considerations, the further question arose: Can Today's humanity is responsible for it towards future generations, all in one to exploit the irreplaceable natural resources of the globe to an increasing extent like coal, crude oil, natural gas, caused by the ongoing solar radiation of the earth incoming energy and the z. B. almost stored outside heat in the world's oceans remain unused? Those that started after the Second World War Satellite flights around the earth> to the moon and in the neighboring planetary Space then led to the desire, also on the satellite or on others Celestial bodies to gain useful work from solar radiation. - - So changed the output c o m p 1 e x finally to the following version: "To be searched for Processes and systems for the ongoing production of useful work and / or useful cooling from various heat sources such as solar radiation, outside heat (that is the heat the earth's surface, waters and seas, the atmosphere), fuels, nuclear energy, Storage energy, heat from the earth's interior and other, given a wide range of geographical, climatic, daily and seasonal and other changing conditions on earth and / or in the sphere of earth satellites, on the moon, the planets, in space, with good thermal efficiency and without ecological disturbances unused waste heat, with the following options also being provided should: a) as far as possible and feasible solar radiation and / or outside heat preferred to take advantage of; b) in the event of a temporary reduction in the need for useful work the amounts of solar radiation heat available in the systems but not immediately required and / or store outside heat in such a way that it can be used in the event of a later requirement (e.g. Peak load of the systems) can be made available as additional useful work can; c) in the area of the earth besides useful work also useful cold in optimal Obtaining quantities without additional expenditure of energy. "The above complex of tasks is new, inventive and has made significant technical progress towards the Object.

B. Der allgemeine Lösungsgedanke Auf der langjährigen Suche nach Lösungen fiir den sich wandelnden und immer mehr erweiternden Auf gabenkomplex stiess der Erfinder auf eine Reihe von Lehren und Erkenntnissen, von denen nachstehend sechs (a bis f) angeführt werden: a) Der t h e r m i s c h e Wirkungsgrad (Q) eines thermodynamischen Kreisprozesses zur Gewinnung von Arbeit aus Wärme ist nach der Lehre 7 Tmin /Tmax umso grösser, je tiefer die unterste Temperaturstufe (Tmin) des Prozesses liegt. - Daraus ergibt sich die Forderung, Kreisprozesse und Arbeitsmedien so auszuwählen und einzurichten, dass die tiefste Temperaturstufe des Prozesses tunlichst dem absoluten Nullpunkt angenähert wird. B. The general idea of a solution After many years of searching for Solutions for the changing and increasingly expanding complex of tasks came across the inventor based on a number of teachings and findings, the following of which are given below six (a to f) are listed: a) The t h e r m i s c e e ciency (Q) is a thermodynamic cycle for obtaining work from heat According to doctrine 7 Tmin / Tmax, the greater the lower the lowest temperature level (Tmin) of the process. - This results in the requirement, circular processes and Select and set up working media in such a way that the lowest temperature level of the process is approached as close as possible to absolute zero.

b) Beim D r u c k 1 u f t - K r a f t ü b e r t r a -g u n g s - P r o z e s s wird Aussenluft in einem Kompressor möglichst isothermisch komprimiert und in einem Kessel gesammelt. Aus dieser komprimierten Luft von ungefähr Aussentemperatur wird dann durch adiabatische Expansion auf Atmosphärendruck Nutzarbeit gewonnen. Bei diesem Vorgang kühlt sich die Druckluft so weit ab, dass die durch die Temperatur-Verringerung verlorene Wärmemenge dem Äquivalent der gewonnenen Arbeit entspricht. Daraus folgt, dass die im Druckluft-Prozess erzielte Nutzarbeit zur Gänze aus der Aussenwärme stammt und nicht etwa aus der Kompressionsarbeit. b) When P r u c k 1 u f t - K r a f t ü b e r t r a -g u n g s - P r o c e s s, outside air is compressed as isothermally as possible in a compressor and collected in a cauldron. From this compressed air of approximately outside temperature useful work is then gained through adiabatic expansion to atmospheric pressure. During this process, the compressed air cools down to such an extent that the temperature is reduced The amount of heat lost corresponds to the equivalent of the work gained. It follows, that the useful work achieved in the compressed air process comes entirely from the external heat comes from and not from compression work.

Diese letztere wird vielmehr im Kompressor vollständig in Wärme umgesetzt. Von dieser Kompressionswärme wird der grösste Teil im Kühlwasser abgeführt, und nur ein kleiner Teil bewirkt eine geringe Temperaturerhöhung der Pressluft, weil eine vollkommene isothermische Kompression in der Praxis nicht erreicht werden kann. - Das Gesetz von der Erhaltung der Energie ist in beiden Teilprozessen streng gewahrt: einmal bei der Umwandluny der Kompressionsarbeit in die Kompressionswärme und das andere Mal bei Umwandlung der gespannten Luft von annähernd Aussentemperatur in Arbeit durch adiabatische Expansion. - Aus diesen Uberlegungen zog der Erfinder die Lehre, dass in thermodynamischen Kreisprozessen grundsätzlich aus der Aussenwärme sowohl Nutzarbeit als auch Nutzkälte gewonnen werden kann, sofern die Bedingung erfüllt ist, dass jene Prozesstufen, in denen durch adiabatische Entspannung des Arbeitsmediums (im vorliegenden Falle: Luft) Arbeit gewonnen werden soll, auf den Temperaturbereich zwischen Aussentemperatur und absolutem Nullpunkt verlegt werden.Rather, the latter is completely converted into heat in the compressor. Most of this compression heat is dissipated in the cooling water, and only a small part causes a slight increase in the temperature of the compressed air, because perfect isothermal compression cannot be achieved in practice. - The law of conservation of energy is strictly observed in both sub-processes: once with the conversion of the compression work into the compression heat and that other times when the compressed air is converted from approximately outside temperature into Work through adiabatic expansion. The inventor drew from these considerations the doctrine that in thermodynamic cycle processes basically from the outside heat Both useful work and useful cooling can be obtained provided the condition What is fulfilled is that those process stages in which adiabatic relaxation of the Working medium (in the present case: air) work is to be obtained on the Temperature range between outside temperature and absolute zero.

c) Im Gegensatz zu Wasserdampf-Kreisprozessen verursachen thermodynamische Kreisprozesse zur Gewinnung von Nutzarbeit aus Wärme, die zur Gänze oder überwiegend in Temperaturgebieten zwischen Aussentemperatur und absolutem Nullpunkt ablauten, keinerlei ö k olo g i s c h e S t ö r u n g e n durch unverwertete Abwärme. -d) Soweit Wärmekraft-Kreisprozesse auf Erden zur Gewinnung von Nutzarbeit unterhalb der Aussentemperatur verlaufen, entziehen sie der Umgebung die äquivalenten Mengen von Wärmeenergie. Dadurch werden entsprechende Mengen von N u t z k d 1 t e frei, die z.B. für Zwecke der Meerwasser-Entsalzung ausgenützt werden können. c) In contrast to water vapor cycle processes cause thermodynamic Circular processes for obtaining useful work from heat, either entirely or predominantly in temperature ranges between outside temperature and absolute zero point, No ecological disruption whatsoever due to unused waste heat. -d) So much for thermal power cycle processes on earth to generate useful work below the outside temperature, they withdraw the equivalent amounts from the environment of thermal energy. This releases corresponding quantities of N u t z k d 1 t e, which can be used e.g. for the purpose of seawater desalination.

e) Unter dem Namen " W ä r m e - P u m p e " wurde vor einigen Jahrzehnten ein thermodynamisches Verfahren bekannt, ~ welches erstrndlig einen Weg wies, wie die Aussenwärme, insbesondere die Wärme von Gewässern, dadurch nutzbar gemacht werden kann, dciss durch einen besonderen (linksläufigen) Kreisprozess Wärme aus Temperaturgebieten der Aussentemperatur oder darunter auf Gebiete über der Aussentemperatur "gepumpt" wird. Der Antrieb solcher Anlagen erfolgt meist durch Elektromotoren. - Der erzielte Vorteil besteht darin, dass besonders für Heizzwecke duf Kosten der Aussenwärme (von Gewässern) Wärmemengen von Temperaturen über Aussentemperatur erreicht werden können, wobei die gewonnenen Wärmemengen beträchtlich höher liegen, als dem Äquivalent der Leistung des elektrischen Antriebes entsprechen würde. - Die Kombination erfindungsgemässer Anlagen mit solchen Wärmepumpen-Anlagen ist insbesondere für Heizanlagen aussichtsreich. (Siehe Abschnitt E.) f) Eine Entdeckung aus neuester Zeit ist das Problem der W ä r m e - le o h r e (Hedt-Pipes) in Verbindung mit darin eingeschlossenen Kapillar-Strukturen. Dieser neue Komplex erscheint wichtig genug, um unabhängig von den traditionellen Wärmetauschern in einem besonderen Abschnitt ausführlicher behandelt zu werden. (Siehe Abschnitt D.) Der Kern des gefundenen a 1 1 g e m e i n e n L ö s u n g sg e d a n k e n s für den gesamten (universellen) Aufgabe komplex wird durch die nachstehenden sechs Kennzeichen wiedergegebene (1) Die Umwandlung von Wärme in Nl;rrzarbelt erfolgt in mindestens einem thermodynamischen Kreisprozess, dessen zeitlicher Ablauf im Temperatur-Entropie-Diagramm im Sinne des Uhrzeigers (rechtsläufig) erfolgt. e) Under the name "Wä r m e - P u m p e" a few decades ago a thermodynamic process known ~ which first showed a way how the outside heat, in particular the heat from water, can thereby be made usable can, dciss heat from temperature areas through a special (counterclockwise) cycle process the outside temperature or below "pumped" to areas above the outside temperature will. Such systems are usually driven by electric motors. - The one scored The advantage is that, especially for heating purposes, the cost of outside heat (from bodies of water) heat quantities of temperatures above outside temperature can be reached can, with the amount of heat obtained being considerably higher than the equivalent would correspond to the power of the electric drive. - The combination according to the invention Systems with such heat pump systems are particularly promising for heating systems. (See Section E.) f) A recent discovery is the problem of W ä r m e - le o h r e (Hedt-Pipes) in connection with enclosed capillary structures. This new complex appears important enough to be independent of the traditional To be dealt with in more detail in a special section. (See section D.) The essence of the found a 1 1 co m e i n e n e n g u n g u n g sg A n e n c e s for the entire (universal) task is made complex by the following six marks reproduced (1) The conversion of heat into Nl; rrzarbelt takes place in at least one thermodynamic cycle Chronological sequence in the temperature-entropy diagram in the sense of the clockwise (clockwise) he follows.

(2) Als Arbeitsmedien solcher Krelsprozesse werden Gase oder Gasgemische atlsgewählt, deren Tripelpunkte dem absoluten Nullpunkt tunlich nahekommen. (2) Gases or gas mixtures are used as working media of such Krel processes atls selected, the triple points of which come as close as possible to absolute zero.

(3) Auf Erden verlaufen die rechtsläufigen Kreisprozesse zur Gänze oder zu einem erheblichen Teil im Temperaturbereich zwischen Aussentemperatur und absolutem Nullpunkt. (3) On earth, the clockwise circular processes run entirely or to a considerable extent in the temperature range between outside temperature and absolute zero point.

(4) Ausserhalb der Erdsphäre wird Sonnenstrahlung als Hauptwärmequelle verwendet und kommt die tiefste Temperatur des rechtsläufigen Kreisprozesses dem absoluten Nullpunkt tunlich nahe. (4) Outside the earth's sphere, solar radiation is used as the main source of heat used and the lowest temperature of the clockwise cycle comes to the close to absolute zero.

(5) In diesen Kreisprozess-Anlagen sind Einrichtungen vorgesehen, dass bevorzugt Sonnenstrahlung und/oder Aussenwärme, ferner - soweit erforderlich - auch andere Wärmequellen zum Aufheizen, Verdampfen und/oder zur Druckerhöhung des Arbeitsmediums Verwendung finden können. (5) Facilities are provided in these cyclic process systems that preferably solar radiation and / or outside heat, furthermore - if necessary - also other heat sources for heating, evaporation and / or for increasing pressure the working medium can be used.

(6) Bei Anlagen für den irdischen Bereich können Wärmeaustauschvorrichtungen vorgesehen sein, mit denen aus den abgekühlten Arbeitsmedien vom Bereich der tiefsten Temperaturstufe des rechtsläufigen Kreisprozesses an bis zur Aussentemperatur ohne Mehraufwand von Energie N u t z k ä 1 t e gewonnen werden kann. (Anspruch 1) Durch die - den allgemeinen Lösungsgedanken beherrschende -Tendenz, thermodynamische Kreisprozesse soweit als möglich auf das Temperaturgebiet zwischen absolutem Nullpunkt und Aussentemperatur zu verlegen, ergeben sich für die Gewinnung von Nutzarbeit aus Wärme die folgenden Vorteile: a) Optimale thermische Wirkungsgrade der Kreisprozesse; b) die Möglichkeit der bevorzugten Verwendung von Aussenwärme und Wärme aus Sonnenstrahlung; c) Fortfall von ökologischen Störungen durch Abwärme; d) Möglichkeit, die gleichen thermodynamischen Anlagen sowohl für stationäre Wärmekraftanlagen und/oder Kälteanlagen als auch für den Antrieb von Fahrzeugen, Schiffen, Flugzeugen und andere Zwecke zu verwenden; e) Möglichkeit, thermodyriarnische Anlagen, die für die Verwendung auf Erden bestimmt sind, auch ausserhalb der Erde in der Sphäre der Erdsatelliten, auf dem Monde, den Planeten, im (interplanetaren) Weltraum zu verwenden. (6) In systems for the terrestrial area, heat exchange devices be provided with those from the cooled working media from the area of the deepest Temperature level of the clockwise cycle on up to the outside temperature without Additional expenditure of energy N u t z k ä 1 t e can be obtained. (Claim 1) By the tendency, which dominates the general idea of solution, thermodynamic cycle processes as far as possible to the temperature range between absolute zero and outside temperature the following results for the extraction of useful work from heat Advantages: a) Optimal thermal efficiency of the cycle processes; b) the possibility the preferred use of outside heat and heat from solar radiation; c) discontinuation of ecological disturbances from waste heat; d) possibility of the same thermodynamic Systems for both stationary thermal power systems and / or refrigeration systems as well as for use the propulsion of vehicles, ships, airplanes and other purposes; e) Possibility of thermodynamic systems intended for use on earth are, also outside the earth in the sphere of the earth satellites, on the moon, the Planets to be used in (interplanetary) space.

Die vorliegende Stammanmeldung hat den Charakter einer Kahmen-Anmelcung, in welcher viele Teillösungen des Aufgabenkomplexes nur angedeutet werden können. - Diese sollen später in zusätzlichen Anmeldungen ausführlicher behandeit werden. The present parent application has the character of a frame application, in which many partial solutions of the complex of tasks can only be hinted at. - These are to be dealt with in more detail later in additional registrations.

C. Gewinnung von Nutzarbeit aus Wärme Anlagen nach dem allgemeinen Lösungsgedanken unter besonderer Bevorzugung der beiden Wärmequellen Aussenwärme und Sonnenstrahlungswärme werden dem Aufgabenkomplex in idealer Weise gerecht, wenn sie am Meeresstrand in wärmeren Breitengraden angelegt werden können, und wenn gleichzeitig ein Grossteil der durch die Umwandlung der Meerwasserwärme in Nutzarbeit entstehenden Nutzkälte zur Entsalzung sehr erheblicher Mengen von Meerwasser durch Ausfrieren des reinen Wassers ausgenützt und dadurch weite Wüstengebiete fruchtbar gemacht werden können. - Solche Anlagen brauchen im Allgemeinen keinerlei weitere Wärmequellen wie Brennstoff, Kernenergie usw. Vielmehr werden sie sogar imstande sein, unter Ausnützung eigener Speicheranlagen durch ausgedehnte Verteilernetze den Energiebedarf grosser Gebiete und vieler Industrie-Anlagen zu decken. - Hierbei ist noch das folgende zu beachten: Die Anlagekosten für die Gewinnung von Nutzarbeit aus Meerwasserwärme allein dürfte auf die Kilowattstunde umgerechnet erheblich billiger kommen, als die Kosten der zusätzlich aus Sonnenstrahlung gewonnenen Arbeitsenergle, schon deswegen, weil die letztgenannte Wärmequelle nur tagsüber zur Verfügung steht. Daraus folgt, dass bei jenen Kraftwerken, die hauptsächlich der Meerwasser-Entsalzung dienen und in denen gewaltige Mengen von Meerwasser auf 0° C abgekühlt werden müssen, die Nutzarbeit, die aus der Wärmedifferenz des Meerwassers (Aussentemperatur bis 00 C) gewonnen wird, gewissermassen - so grotesk das auch klingen mag - als Nebenprodukt der Entsalzung anfällt. C. Extraction of useful work from heat systems according to the general Solution ideas with special preference for the two heat sources outside heat and solar radiation heat ideally do justice to the complex of tasks, if they can be moored on the beach in warmer latitudes, and if at the same time a large part of the work generated by converting seawater heat into useful work Useful cooling for the desalination of very considerable amounts of seawater by freezing out exploited the pure water and thereby made wide desert areas fertile can be. - Such systems generally do not need any other heat sources like fuel, nuclear power etc. Rather, they will even be able to take Utilization of our own storage facilities through extensive distribution networks to cover large areas and many industrial plants. - Here is the following Please note: The system costs for the extraction of useful work from seawater heat alone, converted to the kilowatt hour, would be considerably cheaper than the costs of the additional working energy obtained from solar radiation, if only for that reason, because the latter heat source is only available during the day. It follows, that in those power plants that are mainly used for seawater desalination and in which huge amounts of sea water have to be cooled to 0 ° C, the useful work, obtained from the heat difference of the sea water (outside temperature up to 00 C) is, to a certain extent - as grotesque as that may sound - as a by-product of desalination accrues.

Solche Werke werden in vielen Fällen auch auf Sonnerlstranlungsenergie verzichten können. Die Kreisprozess-Anlagen dieser Werke brauchen nur auf Höchst-Temperaturen eingestellt zu werden, die der Temperatur der Meervasser-Oberfläche entsprechen. (Anspruch 2).In many cases, such works are also based on solar energy can do without. The cyclic process systems in these plants only need to be set to maximum temperatures to be set that correspond to the temperature of the sea water surface. (Claim 2).

So weit - so gut. - Wie steht es aber mit jenen hochindustriellen Gebieten, die weit entfernt von Meeresstränden bisher auf die traditionellen Brennstoffe aller Art, einschliesslich Kernenergie, angewiesen sind, weil die Verwendungsmöglichkeit von Aussenvärme aus Gewässern oder Somìenstrahlung aus geographischen Grmzden nur beschränkt ist? -Nun, auch solche Gebiete körinen aus dem Erfindungsgegenstand erheblichen Nutzen ziehen, weil auch sie in den Genuss des erheblich verbesserten thermischen Wirkungsgrades ihrer Wärmekraftanlagen kommen können, wenn dieselben nach den Lehren dieser Anmeldung einen Prozessverlauf ermöglichen, der grösstenteils unterhalb der Aussentemperaturen verläuft. -Der Erfinder schätzt, dass ganz allgemein für solche Wärmekraftanlagen für alle in dieser Beschreibung angeführten Wärmequellen - auch für die Speicher von Sonnenstrahlungswärme - ja selbst für Kernkraftwerke eine Höchsttemperatur von 700 - 800 C ausreicht. (Anspruch 3). So far so good. - But what about those highly industrial ones Areas that are far from ocean beaches so far rely on traditional fuels of all kinds, including nuclear energy, are dependent on the possibility of use from outside heat from water or summer radiation from geographical boundaries only is restricted? -Well, even such areas are significant from the subject matter of the invention Benefit because they too can benefit from the vastly improved thermal Efficiency of their thermal power plants can come if the same according to the teachings this application enable a process flow that is largely below the Outside temperatures runs. -The inventor estimates that quite generally for such Thermal power plants for all heat sources listed in this description - also for the storage of solar radiation heat - even a maximum temperature for nuclear power plants from 700 - 800 C is sufficient. (Claim 3).

Die grosse Anzahl und Vielfalt der V a r i a n t e n ist schon durch den so ausgedehnten Aufgabenkomplex des Erfindungsgegenstandes begründet, weiterhin durch die Notwendigkeit, sich an so viele wechselnde Voraussetzungen anzupassen, unter Arbeitsmedien für rechts- und linksläufige Prozesse die jeweils bestgeeigneten auszuwählen und die physikalischen Eigenschaften der Medien und ihr Verhalten im Sättigungsgebiet und im Gebiet des Tripelpunktes gebührend zu berücksichtigen. - Das alles führt zu einer Reihe von Einzelproblemen. - Nachstehend wird der Versuch unternommen, die vielen Varianten einigermassen zu ordnen und durch Hinweise auf die zugehörigen Ansprüche das Verständnis zu erleichtern. The large number and diversity of the V a ri a n t e n is already through justifies the so extensive complex of tasks of the subject matter of the invention, further by the need to adapt to so many changing conditions The most suitable working media for right-hand and left-hand processes and select the physical properties of the media and their behavior in the The saturation area and in the area of the triple point must be taken into account. - All of this leads to a number of individual problems. - Below is the attempt undertook to sort out the many variants to some extent and provided references the associated claims to facilitate understanding.

In den rechtsläufigen Kreisprozessen erfolgt die Expansion des gespannten Arbeitsmediums in der Regel adiabatisch. Entsprechend den Eigenschaften des Mediums, insbesondere dessen Diagramm, ist jedoch verschiedentlich eine vorhergehende oder @@lytre@ische kürzere oder längere annähernd isothermische / Entspannung notwendig oder ratsam. (Anspruch 4). In the clockwise circular processes the expansion of the tension takes place Working medium is usually adiabatic. According to the properties of the medium, especially his Diagram, however, is variously one previous or @@ lytre @ ische shorter or longer approximately isothermal / Relaxation necessary or advisable. (Claim 4).

Grundsätzlich kann auch in rechtsläu£igen Prozessen das Arbeitsmedium alle Stufen des Prozesses gasförmig durchlaufen ohne also seinen Aggregatzustand zu verändern. In principle, the working medium can also be used in legal processes pass through all stages of the process in gaseous form without thus changing its physical state to change.

Das führt aber zu aufwendigen und umstan>dlichen Vorrichtungen und zu Nachteilen für die Gesamtanlage. - Als bessere Lösung erscheint die Wiederverfltissigung des Arbeitsmediums in jedem einzelnen Kreislauf. Um dies zu erreichen, ist unter anderen die folgende Variante vorgesehen: Mindestens ein linksläufiger Kreisprozess, der ebenfalls ständig umläuft, beschafft die zur vollen Verflüssigung des Mediums im rechtsläufigen Prozess erforderliche Kältemenge. (Anspruch 5).However, this leads to complex and cumbersome devices and disadvantages for the entire system. - Reliquefaction appears to be a better solution of the working medium in each individual circuit. To achieve this is below others the following variant is provided: At least one counterclockwise cycle, which also constantly circulates, procures the necessary to fully liquefy the medium amount of cold required in the clockwise process. (Claim 5).

Eine solche rechtsläufige Kreisprozessanlage könnte dann den folgenden Verlauf ausweisen: 1) Das Arbeitsmedium des rechtsläufigen Kreisprozesses befindet sich in der kältesten Prozesstufe im flüssigen Aggregatzustand. Such a clockwise cycle system could then be the following Identify progress: 1) The working medium of the clockwise cycle is located in the coldest process stage in the liquid state of aggregation.

2) Dieses flüssige Medium wird laufend in den Kessel gedrückt, dort durch Wärmetausch mit den Wärmequellen laufend aufgeheizt, verdampft und ggf. überhitzt. 2) This liquid medium is continuously pressed into the boiler, there continuously heated, evaporated and possibly overheated by heat exchange with the heat sources.

3) Das gespannte Medium wird bei seiner maximalen Temperatur im Kessel oder einem besonderen Behälter gesammelt. 3) The tensioned medium is at its maximum temperature in the boiler or collected in a special container.

4) Sodann wird das gespannte Medium in Expansionsmaschinen unter Leistung von Nutzarbeit entspannt. 4) Then the stretched medium is placed in expansion machines Performance of useful work relaxed.

5) Durch Steuerung der Entspannung und - soweit erforderlichfdurch zusätzlichen Entzug von Wärme wird das Arbeitsmedium wieder auf seine tiefe Ausgangstemperatur beim zugehörigen Druck und beim Ausgangs-Aggregatzustand zurückgeführt. 5) By controlling the relaxation and - if necessary - by Additional extraction of heat will bring the working medium back to its low starting temperature at the associated pressure and at the initial state of aggregation.

6) Das Spiel wiederholt sich. (Anspruch 6). 6) The game repeats itself. (Claim 6).

Der Zusätzliche Entzug von Wärme aus dem Arbeitsmedium des rechtsläufigen Kreisprozesses während oder nach dem Expansionsvorgang kann auch dadurch erfolgen, dass in einer Expansionsstufe oder anschliessend an diese die hohle Metallwand der Expansionsmaschine oder der Ableitung aus dieser Maschine von noch kälteren Medien durchströmt wird. The additional extraction of heat from the working medium of the clockwise The cycle during or after the expansion process can also be carried out by that in an expansion stage or subsequent to this the hollow metal wall of the Expansion machine or the discharge from this machine of even colder media is flowed through.

(Anspruch 7).(Claim 7).

Für Arbeitsmedien, deren TwievlerverfLüsslgung sich als besonders schwierig erweist, wird noch das folgende Verfahren vorgeschlagen: Im Kreisprozess solcher Anlagen wird nach der letzten Expansionsstufe laufend der noch nicht verflüssigte Teil des Arbeitsmediums noch einmal in die letzte Entspannungsstufe unter dem dort herrschenden Anfangsdruck jedoch bei beträchtlicit kälterer Temperatur zurückgeführt und zusammen mit dem frischen gasförmigen Arbeitsmedium daselbst noch einmal entspannt und auf diese Weise schliesslich vollständig verflüssigt (Anspruch 8-). For working media whose TwievlerverfLlgung proves to be special If this proves difficult, the following procedure is proposed: In the circular process of such systems, after the last expansion stage, the one that has not yet been liquefied is continuously Part of the working medium again in the last relaxation stage under there however, the prevailing initial pressure is returned at a considerably colder temperature and together with the fresh gaseous working medium there again relaxed and in this way finally completely liquefied (claim 8-).

Eine weitere Variante zur Sicherstellung der vollständigen Vertlüssigung des Arbeitsmediums eines rechtsläufigen Kreisprozesses ist die folgende: In linksläufigen Kreisprozessen laufend abgekühlte Gase werden im Gegenstrom zum Arbeitsmedium des rechtsläufigen Prozesses folgendermassen geleitet: Vom Gebiet des Tripelpunktes ausgehend wirken sie zuerst mit dem stärksten Temperaturunterschied auf das auf die Tripelpunkts-Temperatur vorgekühlte und der völligen Verflüssigung bereits angenäherte Arbeitsmedium des rechtsläufigen Prozesses. In weiterer Folge durchläuft das Medium des linksläufigen Prozesses dann die hohlen Metallwände der Expansionsmaschinen, wodurch eine Abkühlung des expandierenden Arbeitsmediums über die Wirkung der adiabatischen Entspannung hinaus erreicht wird. (Anspruch 9). Another variant to ensure complete loss of fluidity of the working medium of a clockwise cycle is the following: In counterclockwise Gases that are continuously cooled down in a cycle are countercurrent to the working medium of the clockwise process as follows: From the area of the triple point starting out, they act on the first with the greatest temperature difference the triple point temperature was precooled and already approximated to complete liquefaction Working medium of the clockwise process. The medium then passes through the counter-clockwise process then the hollow metal walls of the expansion machines, whereby a cooling of the expanding working medium over the effect of the adiabatic Relaxation is also achieved. (Claim 9).

In der Regel werden die Arbeitsmedien der linksläufigen Kreisprozesse Tripelpunkts-Temperaturen aufweisen, die unterhalb der Tripelpunkts-Temperaturen der zugehörigen rechtsläufigen Prozesse liegen. - Der Verlauf der Entspannungen wird so gesteuert, dass auch in den Fällen, in denen die Gase des rechtsläufigen Prozesses verflüssigt werden, das Arbeitsmedium des linksläufigen Prozesses gasförmig bleibt. As a rule, the working media of the counterclockwise circular processes are Have triple point temperatures which are below the triple point temperatures of the associated right-hand processes. - The course of the relaxations is controlled so that even in cases where the gases of the clockwise Process are liquefied, the working medium of the counter-clockwise process is gaseous remain.

(Ansprüche 10 und 11).(Claims 10 and 11).

Ein zügiges Ablaufen der einzelnen Kreisprozesse und aller ihrer Stufen entsprechend dem Tempo der adiabatischen Entspannungsstufen kann dadurch erreicht werden, dass insbesondere bei den für den Wärmetausch vorgesehenen Stufen sowohl bei der Aufheizung und Verdampfung als auch bei der zusätzlichen Abkühlung und Kondensation der Medien mit bekannten Mitteln (Parallelschaltung mehrer Teilprozesse, Querschnittvergrösserungen, Einfügung von Sammelbehåltern u.a.)Stockungen im Gesamtablauf insbesondere bei Belastungs-und Leistungsänderungen vermieden werden. (Anspruch 12). A quick run of the individual cycle processes and all of them Levels according to the tempo of the adiabatic relaxation levels can thereby can be achieved that in particular in the stages provided for the heat exchange both during heating and evaporation as well as during additional cooling and condensation of the media with known means (parallel connection of several sub-processes, Cross-sectional enlargements, Insertion of collecting bins, etc.) Blockages in the overall process, especially in the case of loading and unloading Changes in performance can be avoided. (Claim 12).

D. Wärmerohre mit Kapillar-Strukturen Um die mannigfachen thermodynamischen Kreisprozesse, die-für die erfindungsgemässe Umwandlung von Wärme in Nutzarbeit in Frage kommen, ständig aufrechtzuerhalten, ergibt sich immer wieder die Notwendigkeit, in einzelnen Prozessstufen oder zwischen zwei Prozesstufen Wärmetausch-Vorrichtungen-zu verwenden. Lediglich bei rein adiabatischen Spannungsänderungen des Arbeitsmediums entfällt die Zu- oder Abfuhr von Wärme. - Im krassen Gegensatz zu den adiabatischen Vorgängen stehen insbesondere jene Fälle, bei denen nach dem Programm des Kreisprozesses annähernd isothermische Spannungsänderungen erforderlich wären. In diesen Fällen geht es meist darum, dass der erforderliche Wärmeaustausch mit traditionellen Mitteln sich zu langsam auswirkt, wodurch die ungehemmte Durchführung aller Prozesstufen für die gegebene gleiche Durchgangsleistung aller Stufen erschwert wird. D. Heat pipes with capillary structures around the manifold thermodynamic Cycle processes that-for the inventive conversion of heat into useful work come into question to maintain constantly, there is always the need to in individual process stages or between two process stages heat exchange devices-zu use. Only in the case of purely adiabatic voltage changes in the working medium there is no need to supply or remove heat. - In stark contrast to the adiabatic Processes stand in particular those cases in which according to the program of the cycle process approximately isothermal voltage changes would be required. In these cases it is mostly about that the required heat exchange by traditional means takes effect too slowly, which means that all stages of the process can be carried out unchecked is made more difficult for the given equal throughput of all stages.

Im Hinblick auf diesen Engpass der langsamen Wirkung der traditionellen Wärmeaustauschvorrichtungen kommt eine neue Art von Wärmetauschern, bekannt unter dem Namen "Wärmerohr" (Heat Pipe) wie gerufen. Denn nach Angaben mehrer seriöser Fach-Handbücher haben solche "Wärmerohre" eine "scheinbare Wärmeleitfähigkeitltt die "um 4 Zehnerpotenzen grösser ist als die guter metallischer Wärmeleiter". - Solche Wärmerohre sind geschlossene Rohrstücke, die eine bestimmte Menge eines Arbeitsfluids enthalten, das bei der gegebenen Temperatur zwischen flüssigem und gasförmigem Aggregatzustand wechselt und im Zusammenspiel mit einem im Rohr befindlichen Körper oder Geflecht von Kapillarstruktur einen raschen Wärmetransport durch das Wärmerohr ermöglicht. - - Wärmerohre waren ursprünglich aus feuerfesten keramischen Stoffen vorgesehen mit Kapillarstrukturen z.B. aus Stahl oder Stahlgeflechten. -Für Anlagen entsprechend dem Anmeldungsgegenstand werden geschlossene Rohrteile aus geeigneten Stoffen, auch Kunststoffen mit wärmedämmenden Einlagen oder hohlen Wänden nach Art der Thermosflaschen empfohlen und für die Kapillarstrukturen auch dochtförmige Geflechte nach Art der Dochte für Petroleumlampen. In view of this bottleneck of the slow effect of the traditional Heat exchange devices include a new type of heat exchanger, known under the name "Wärmerohr" (Heat Pipe) as it is called. Because according to several more serious Technical manuals have such "heat pipes" an "apparent thermal conductivity" which is "4 powers of ten greater than that of good metallic heat conductors". - Such heat pipes are closed pieces of pipe that contain a certain amount of a working fluid contain that at the given temperature between the liquid and gaseous state of aggregation changes and in interaction with a body or braid located in the pipe Capillary structure enables rapid heat transport through the heat pipe. - - Heat pipes were originally made from refractory ceramic materials with capillary structures e.g. made of steel or steel mesh. -For systems accordingly the subject of the application are closed pipe parts made of suitable materials, too Plastics with heat-insulating inserts or hollow walls Art recommended for thermos flasks and wick-shaped braids for the capillary structures like wicks for kerosene lamps.

Auf Sonderkonstruktionen der Wärmerohre und deren Kapillarstrukturen soll in zusätzlichen Anmeldungen eingegangen werden. (Ansprüche 13 und 14). On special constructions of the heat pipes and their capillary structures should be included in additional registrations. (Claims 13 and 14).

E. Kombinationen mit Wärmepumpen-Anlagen Der Abschnitt C und der noch folgende Abschnitt G dieser Schrift sind vornehmlich der Gewinnung von Nutzarbeit aus Wärme in verschiedenen erfindungsgemassen Anlagen gewidmet. -Wenn jedoch die Auf gabe gestellt ist, ein Maximum an N u t z w ä r m e z.B. für Heizzwecke zu gewinnen, so könnte hier darauf verwiesen werden, dass durch die sehr erhebliche Verbilligung der elektrischen Energie durch diese Erfindung damit auch die Frage der elektrischen Heizung aus dem elektrischen Energienetz gelöst ist. - Dass auch nach einer weltweiten Verbilligung der elektrischen Energie in vielen Fällen noch eine zusätzliche Rationalisierung der Nutzwärme für Heizzwecke möglich ist, das zeigt der nunmehr folgende Vorschlag, die Nutzarbeitsgewinnung nach dem Anmeldegegenstand mit dem bekannten Prinzip der W ä r m e p u m p e zu kombinieren. - Eine solche Kombination kann für Heizzwecke dadurch erfolgen, dass z.B. in Zeiten geringer Belastung des Netzes Wärmepumpen-Anlagen zur Aufheizung grösserer Speicher-Heizkessel verwendet werden, die dann über den ganzen Tag verteilt Heizwärme abgeben. - - Eine weitere Möglichkeit besteht darin, dass die durch die Wärmepumpe in der Temperatur herauf gesetzte Nutzvärme dazu verwendet wird, in Kraftwerksanlagen für Kreisprozesse mit höchster Temperaturstufe von etwa 75° C gemäss Anspruch 3 die Heizkessel auf diese Höchsttemperatur laufend auf zuheizen. E. Combinations with heat pump systems Section C and the The following section G of this document is primarily concerned with the production of useful work Dedicated from heat in various systems according to the invention. -If the The task is to obtain a maximum of useful heat, e.g. for heating purposes, so it could be pointed out here that due to the very considerable reduction in price of electrical energy through this invention thus also the question of electrical Heating is released from the electrical energy network. - That even after a worldwide In many cases, the cheaper electrical energy is an additional rationalization the useful heat for heating purposes is possible, this is shown by the following proposal, the gain of useful work according to the subject of the application with the well-known principle of Heat m e p u m p e to combine. - Such a combination can be used for heating purposes by using, for example, heat pump systems during times of low network load can be used to heat larger storage boilers, which are then supplied via the give off heating throughout the day. - - Another possibility is to that the useful heat raised in temperature by the heat pump is used for this purpose in power plants for cycle processes with the highest temperature level of about 75 ° C according to claim 3 to continuously heat the boiler to this maximum temperature.

Die Liste solcher Kombinationsmöglichkeiten soll in zusätzlichen Anmeldungen erweitert werden. (Ansprüche 15 bis 17). The list of such possible combinations is intended in additional Registrations will be expanded. (Claims 15 to 17).

F. Speicherung von Energie Zum Auf gabenkompiex gehört die Forderung, dass das Speichern von Sonnen- und Aussenwärme-Energie für Zeiten verringerten Bedarf es an Nutzarbeit in den Anlagen vorgesehen sein soll, um dann bei Belastungsspitzen oder in Perioden stärkerer Belastung zur Verfügung zu stehen. Dies kann auf mannigfache Weise verwirklicht werden: In allen Fällen wird zuerst die in der Anlage verfügbare aber nicht sofort benötigte Menge an Sonnenstrahlungswärme und/oder Aussenwärme in den Expansionsmaschinen der Anlage in Arbeit umgesetzt. - In manchen Fällen ist die Umsetzung in elektrische Energie gar nicht erforderlich. F. Storage of energy Part of the task complex is the requirement that the storage of solar and external heat energy for times of reduced demand it should be provided for useful work in the systems, in order to be able to do so in the event of load peaks or to be available during periods of heavy stress. This can be done in many ways Ways to be realized: In all cases, the one available in the plant is used first but not immediately required amount of solar radiation heat and / or outside heat implemented in the expansion machines of the plant. - In some cases it is the conversion into electrical energy is not necessary at all.

So kann beispielsweise in Kompressoren Druckluft erzeugt und diese in Windkesseln bis 200 at gespeichert werden. -Ähnlich können bei Verbindung mit Wasserkraftanlagen durch Pumpen Wassermengen in hochgelegene Staubecken gepumpt werden, um im Bedarfsf alle als Reserve zu dienen. - Die Regel für die Speicherung wird wohl bleiben, dass die nicht sofort benötigte Energie der Anlage in elektrische Energie umgewandelt wird, die dann unter Ausnützung des gesamten Leitungsnetzes und Verbundnetzes an jene Kraftwerke oder Verteilungswerke geleitet werden, die auf Speicherung von Elektro-Energie eingerichtet sind. Das sind vor allem die altbekannten elektrischen Akkumulatoren-Anlagen. Dazu kommen noch Anlagen für elektrochemische und elektro-metallurgische Prozesse. - Neu ist vielleicht der Vorschlag, im gesamten Verbundgebiet verteilt Elektrolyse-Anlagen vorzusehen, vornehmlich solche für die Elektrolyse von Wasser, wobei grössere Gasometer-ähnliche Behälter die Speicherung des erzeugten Wasserstoffes und Sauerstoffes übernehmen. - Da bei solchen Anlagen hohe Anforderungen an die Sicherheit yegen Explosionen zu berücksichtigen sind, wird noch vorgeschlagen, die beiden zur Speicherung dienenden Gase unter Verwendung der reichlich verfügbaren Nutzkälte zu verflüssigt gen und in diesem Aggregatzustand bei Atmosphärendruck von neutralen Schutzgasen umhüllt zu lagern. - Solche Wasserstoff- und Sauerstoff-Speicher im Verbundnetz verteilt können auch als Tankstellen von Treibstoffen für Wasserstoff-Kraftfahrzeuge dienen. - Für diesen Zweck können auch die beiden Gase unmittelbar nach der Elektrolyse ohne besondere Kompressionsvorrichtungen in Stahlflaschen bei etwa 30 at Druck abgefüllt und so in den Tankstellen bereitgestellt werden. - - Weitere Speicher-Möglichkeiten sollen in zusätzlichen Anmeldungen angeführt werden. (Anspruch 18).For example, compressed air can be generated in compressors and this can be stored in air tanks up to 200 at. -Similar can when connected with Hydropower plants pumped amounts of water into high-lying reservoirs to serve as a reserve if needed. - The rule for storage will probably stay that the not immediately needed energy of the plant in electrical Energy is converted, which is then using the entire line network and interconnected network to those power plants or distribution plants that are set up to store electrical energy. Above all, these are the well-known ones electrical accumulator systems. There are also systems for electrochemicals and electro-metallurgical processes. - Perhaps the proposal is new throughout Verbundgebiet distributed electrolysis systems to be provided, primarily those for the Electrolysis of water, with larger gasometer-like containers storing it of the generated hydrogen and oxygen. - As with such systems high safety requirements against explosions must be taken into account, it is proposed to use the two gases used for storage The abundant useful cold to be liquefied and in this aggregate state to be stored enveloped by neutral protective gases at atmospheric pressure. - Such hydrogen and oxygen storage systems distributed in the interconnected network can also be used as filling stations by Fuels for hydrogen vehicles are used. - For this The two gases can also be used immediately after the electrolysis without any special purpose Compression devices in steel bottles at about 30 at pressure and stuffed like that can be provided in the petrol stations. - - More storage options should be be listed in additional registrations. (Claim 18).

G. Arbeitsmedien Als A r b e i t s m e d i e n für erfindungsgemässe Kreisprozesse kommen Gase oder Gasgemische in Frage, deren Siedepunkte bei Atmosphärendruck unterhalb von etwa 0° C liegen, wie Helium, WasserstofE, Stickstsff, Argon, Methan Kohlendioxyd, Ammoniak, ferner Kohlenwasserstoffe aller Art, Stickoxydul und viele andere Gase, deren Vorzüge für den vorliegenden Verwendungszweck noch gar nicht bekannt sein dürften. - Helium, dessen Sättigungsgebiet nur wenige Grade über dem absoluten Nullpunkt liegt, ist schon aus diesem Grunde als Arbeitsmedium für linksläufige Prozesse gut geeignet. Dessen ungeachtet kann Helium aber auch gleichzeitig als Arbeitsmedium für rechtsläuSige Prozesse verwendet werden. - Neben Helium kommen für linksläufige Prozesse auch jene Arbeitsmedien in Betracht, deren Tripelpunkt tiefer liegt als der des Arbeitsgases für den zugehörigen rechtshäufigen Prozess. Wasserstoff als Arbeitsmedium hat neben dem Vorteil des weitgehenden Wirkungsbereiches ab ca. 200 K und der guten Wärmeleitfähigkeit leider auch den Nachteil der hohen Explosionsgefahr, die sorgfältige Sicherheitsvorkehrungen erforderlich macht. - Luft und andere Gasgemische bieten den Vorteil, dass bei entsprechender Steuerung der Prozesse mehrere Kondensationspunkte durchlaufen werden können, so dass die Verflüssigung und die damit verbundene Abführung der Kondensationswärme in Etappen erfolgen kann. G. Working media As working media for inventive Cycle processes are gases or gas mixtures whose boiling points are at atmospheric pressure below about 0 ° C, such as helium, hydrogen, nitrogen, argon, methane Carbon dioxide, ammonia, also hydrocarbons of all kinds, nitrogen oxide and many other gases whose advantages for the present application are not yet at all should be known. - Helium, the region of saturation only a few degrees above is absolute zero, is for this reason as a working medium for counter-clockwise Processes well suited. Regardless of this, helium can also be used as Working medium can be used for legal processes. - Come next to helium for counter-clockwise processes, those working media with a triple point is lower than that of the working gas for the associated right-frequent process. Hydrogen as a working medium has the advantage of a wide range of effects from approx. 200 K and the good thermal conductivity unfortunately also the disadvantage of the high Risk of explosion that requires careful safety precautions. - Air and other gas mixtures offer the advantage that with appropriate control the processes can pass through several points of condensation, so that the Liquefaction and the associated dissipation of the heat of condensation in stages can be done.

Für eine Reihe von Fällen empfiehlt es sich, anstatt eines einzigen Arbeitsmediums für den rechtsläufigen Kreisprozess deren mehrere für verschiedene Temperaturstufen zu verwenden, die sich derart ergänzen, dass vom tiefsten Temperaturgebiet angefangen bis zum höchsten die Kreisprozesse mit abgestuften Temperaturgebieten sich zu einem lückenlosen Gesamt-Temperaturgebiet mit entsprechend hohem thermischen Wirkungsgrad zusammenschliessen. - Für den erforderlichen Wärmeübergang zwischen benachbarten treisprozessen fiar abgestufte Temperaturgebiete sind Wärmerohre (Heat Pipes) mit Kapillarstrukturen ganz besonders geeignet. It is recommended for a number of cases rather than a single one Working medium for the clockwise cycle of which several for different To use temperature levels that complement each other in such a way that the lowest temperature range starting up to the highest the cycle processes with graded temperature ranges become one complete temperature area with corresponding combine high thermal efficiency. - For the necessary heat transfer Heat pipes are fiarly graded temperature areas between neighboring processes (Heat pipes) with capillary structures are particularly suitable.

(Anspruch 19).(Claim 19).

H. Nutzkälte und Meerwasserentsalzung Wie früher bereits erwähnt, werden bei Gewinnung von Nutzarbeit aus der Aussenwärme mittels der erfindungsgemässen Verfahren auch erhebliche Mengen von Kalte freigelegt, die als Nutzkälte für die verschiedensten Zwecke Verwendung finden können. Die Nutzung dieser Kältemengen erfqlgt in bekannter Weise durch Wärmeaustausch. -Ein Beispiel für die Verwendung der anfallenden Nutzkälte ist die Entsalzung von Meerwasser nach besonderen Gefrierverfahren. - Die bisher bekannten Verfahren für die Meerwasser-Entsalzung, sowohl Destillations- als auch Gefrierverfahren, haben in grösserem Umfang noch nicht in die Praxis umgesetzt werden können, offenbar wegen Unwirtschaftlichkeit. - Wenn jedoch nun im Zusammenhang mit der Gewinnung von Nutzarbeit nach den er£indungsgemässen Verfahren am Meeresstrand in den.Tropen, den subtropischen und gemässigten Zonen das ganze Jahr hindurch 24 Stunden täglich grosse Kältemengen zur Verfügung stehen, dann sind auch die Voraussetzungen für die Meerwasser-Entsalzung in grossem Ausmass unter wirtschaftlichen Bedingungen gegeben, so dass die Fruchtbarmachung von bisher brachliegenden Wüstengebieten ernsthaft in Erwägung gezogen werden kann, ein Ziel, das auch zu den heutigen Weltproblemen gehört. H. Useful cooling and seawater desalination As mentioned earlier, are obtained when useful work from the outside heat by means of the inventive Process also uncovered significant amounts of cold, which is used as useful cold for the can be used for a wide variety of purposes. The use of this amount of cold takes place in a known manner through heat exchange. -An example of usage The resulting useful cold is the desalination of seawater using special freezing processes. - The previously known methods for seawater desalination, both distillation as well as freezing processes, have not yet been put into practice on a large scale can be, apparently due to inefficiency. - If, however, now in context with the production of useful work according to the method according to the invention on the beach in the tropics, subtropical and temperate zones all year round 24 If large amounts of cold are available hours a day, then the prerequisites are also met for seawater desalination on a large scale under economic conditions given, so that the fertilization of previously fallow desert areas seriously Can be considered a goal that is also related to today's world problems heard.

Der erfindungsgemässe Grundgedanke für die Meerwasserentsalzung besteht darin, dass die bei Gewinnung von Nutzarbeit aus Aussenwärme anfallende Nutzkälte dazu verwendet wird, nach dem Vorbild der Entstehung der salzEreien Eis berge aus Meerwasser mittels dieser Nutzkälte in allen Zonen der Erde reines Eis aus dem Meerwasser a u s z u -f r i e r e n , wobei das Meerwasser ähnlichen Bedingungen -ausgesetzt wird, wie sie bei Entstehung der Eisberge in der Polarzone gegeben sind. (Anspruch 20). The basic idea according to the invention for seawater desalination exists in that the useful cold that arises when generating useful work from outside heat is used to model the formation of the salt-free icebergs Sea water by means of this useful cold in all zones of the earth pure ice from the sea water o u o u o r e r e s, whereby the sea water is exposed to similar conditions as it was when the icebergs formed in given the polar zone are. (Claim 20).

Von den Möglichkeiten der Verwirklichung dieses Grundgedankens wird nachstehend als Beispiel ein Verfahren beschrieben, das sich aus den angeführten Stufen zusammensetzt: (1) Das Meerwasser von Aussentemperatur wird vorwiegend durch Nutzkälte, die bei der Gewinnung von Nutzarbeit aus Aussenwärme anfällt, auf etwa 0° C abgekühlt; (2) diesem Meerwasser von Oo C werden in einer Ausfrieranlage durch Nutzkälte jene Wärmemengen entzogen die der Schmelzwärme reinen Wassers in der AusErieranlage entsprechen, wobei durch Regelung von Menge und Temperatur des Kühlmediums ferner durch Bewegung und gutes Durchmischen in dem Meerwasser-Eisgemisch ständig und durchwegs die Temperatur von 00 C aufrechterhalten wird; (3) nach Erreichen des nach Erfahrungssätzen vorgesehenen Grades der Salzanreicherung des Meerwassers wird dieses durch eine Siebeinrichtuny abgeleitet; (4) schliesslich wird das abgesonderte reine Eis zum Beispiel durch Süsswasser aufgestaut und als Nutzwasser abgeleitet. (Anspruch 21). From the possibilities of realizing this basic idea will a method is described below as an example, which results from the cited Levels composed: (1) The sea water from outside temperature is predominantly by Useful cooling, which arises when extracting useful work from outside heat, to about Cooled to 0 ° C; (2) This seawater from Oo C will be passed through in a freezing plant Useful cold the amount of heat extracted from the heat of fusion from pure water in the AusErieranlage correspond, furthermore by regulating the amount and temperature of the cooling medium constantly and consistently through movement and thorough mixing in the seawater-ice mixture the temperature of 00 C is maintained; (3) after reaching the according to empirical principles provided degree of salt enrichment of the sea water this is through a Siebeinrichtuny derived; (4) Finally, the secreted pure ice becomes Example dammed up by fresh water and discharged as service water. (Claim 21).

Weitere Varianten für Verfahren und Anlagen zur Meerwasserentsalzung werden für zusätzliche Anmeldungen vorbehalten. Further variants for processes and systems for seawater desalination are reserved for additional registrations.

Claims

Processes and installations for obtaining useful work and / or useful cooling from heat P A T E N T A N S P R Ü C H E Claim 1: Process and systems for ongoing Obtaining useful work and / or useful cooling from various heat sources such as solar radiation, External heat (this is the heat of the earth's surface, the waters and seas, the atmosphere), Fuels, nuclear energy, storage energy, heat from the interior of the earth and others, in a variety of ways given geographical, climatic, diurnal and seasonal and others changing conditions on earth and / or in the sphere of earth satellites, on the moon, the planets, in space, with good thermal efficiency and without ecological disturbances through unused waste heat on earth, characterized in that (1) that to convert heat from the named heat sources into useful work at least a thermodynamic cycle is used, the timing of which is shown in the temperature-entropy diagram takes place in the clockwise direction (clockwise cycle); (2) that as working media Such cycle processes gases or gas mixtures are selected, their triple points get as close as possible to absolute zero; (3) that on earth the clockwise Cycle processes in their entirety or to a considerable extent in the temperature range between Outside temperature and absolute zero point; (4) that outside the earth sphere solar radiation is used as the main heat source and that the lowest temperature of the legal cycle process comes as close as possible to absolute zero; (5) that facilities are provided in these cyclic process systems that are preferred Solar radiation and / or outside heat, and - if necessary - others as well Heat sources for heating up, vaporizing and / or for increasing the pressure of the working medium Can be used; (6) that for systems for the terrestrial area facilities can be provided in order to get out of the cooled working media from the area of the deepest Temperature level of the cycle up to the outside temperature through heat exchange to gain useful energy without additional expenditure of energy.

Claim 2: Cycle process according to Claim 1, characterized in that that the highest temperature level of the process of the outside temperature or the surface temperature of sea water.

Claim: 3: Cycle process according to Claim 1, characterized in that that about 750 C is selected as the highest temperature level of the process.

Claim 4: method and systems according to one of the preceding claims, characterized in that the expansion of the working gas is preferably adiabatic takes place, possibly after the previous almost isothermal and / or polytropic Relaxation.

Claim 5: Process and systems according to Claims 1 to 4, characterized in that that at the same time as the clockwise cycle, at least one counterclockwise thermodynamic cycle takes place in which the amount of cold is generated, which is required to continuously use the working medium of the clockwise process in addition to extracting so much heat that this medium is completely liquefied.

Claim 6: Cyclic processing system according to Claims 1 - 5> characterized in that (1) that the working medium of the clockwise cycle is in the coldest process stage is in a liquid state of aggregation, (2) that this liquid medium is running pressed into the boiler, there continuously heated up by heat exchange with the heat sources, is evaporated and possibly overheated, (3) that the spam medium at its maximum temperature is collected in the boiler or a special container, (4) that then the tensioned medium in expansion machines with the performance of useful work is relaxed (5) that by controlling the relaxation and - if necessary - The working medium is brought back to its low starting temperature by additional extraction of heat is traced back to the associated pressure and the initial state of aggregation, whereupon (6) the game repeats itself.

Claim 7: systems according to one or more of the preceding claims, characterized in that the additional withdrawal of poor from the working medium of the clockwise cycle during and / or after the expansion process takes place that in an expansion stage or after this the hollow metal strip the expansion machine or the derivation from this machine of even colder ones Media is flowed through.

Claim 8: Method and systems according to one or more of the preceding Claims, characterized. that after the last expansion stage continuously the not yet liquefied part of the working medium once again in the last expansion stage under the prevailing initial pressure there, however, at a considerably colder temperature returned and still there together with the fresh gaseous working medium once relaxed and in this way finally completely liquefied.

Claim 9: Method and systems according to one or more of the preceding Claims, characterized in that the cold gases in the counterclockwise cycle are obtained in countercurrent to the flow of the medium of the clockwise cycle <> in heat exchange <first starting from the area of the trioel point> the complete liquefaction and then by passing through the hollow metal walls of the expansion machines the additional cooling of the working medium of the clockwise Cycle process beyond the effect of adiabatic cooling.

Claim 10: Process and systems according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the working media of the current processes Have triple points whose temperature is lower than the triple points of the media for the associated clockwise cycle.

Claim 11: Process and systems according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the course of the relaxation is controlled in this way is that the gases of the clockwise cycle are liquefied while those of the counter-clockwise processes remain gaseous.

Claim 12: Process and systems according to at least one of the preceding Claims, characterized in that facilities are provided, the speedy Sequence of all stages of the cycle according to the speed of the adiabatic relaxation stages to ensure.

Claim 13t cycle processes according to one or more of the preceding Claims, characterized in that for heat exchange instead of or in addition to the traditional Heat exchange devices: closed heat pipes with capillary structures Find use.

Claim 14: Cycle processes according to Claim 13, characterized in that that the capillary structures in the heat pipes consist of wick-like substances.

Claim 15: Method and systems according to at least one of the preceding Claims, characterized in that the same combined with heat pump systems will.

Claim 16: Process and systems according to Claim 15, characterized in that that they are used to heat storage boilers for heating plants.

Claim 17: Process and systems according to Claim 15, characterized in that that the same for heating boilers of power plants for cycle processes serve with the highest temperature level of about 750 C according to claim 3.

Claim 18: systems according to one or more of the preceding claims, characterized in that facilities are provided that at temporary reduction the demand for useful work that is available in the system but not immediately required amounts of solar radiation heat and / or outside heat first converted into useful work in the system and this immediately afterwards long converted into storage energy: e.g. / o pen of water in high reservoirs, Generation of high-pressure compressed air, electrochemical and energy supply electrometallurgical systems, electrolysis of water, etc. <charging electrical Accumulators,> Claim 19: systems according to at least one of the preceding Claims, characterized in that such systems consist of several sub-systems for clockwise circular processes each with different working media and that the cycle processes start from the lowest temperature range up to the highest with graded temperature areas become a complete total temperature area merge.

Claim 20: Process and systems according to at least one of the preceding Claims for the extraction of salt-free usable water from sea water, characterized in that that, as a precaution, modeled on the formation of salt-free icebergs from seawater pure ice is frozen out by heat exchange and obtained as usable water.

Claim 21: Process and systems according to Claim 20, characterized in that (1) that sea water from outside temperature preferably by useful cold to about 0 ° C is cooled; (2) that this sea water of 00 C through in an AusErier system Useful cold that amounts of heat are withdrawn from the heat of fusion of the pure water in the freezing plant, whereby by regulating the amount and temperature the cooling medium also by movement and thorough mixing in the seawater-ice mixture the temperature of 0 ° C is constantly and consistently maintained; (3) that after Achievement of the degree of salt enrichment of the Sea water this is discharged through a sieve device; (4) that finally the secreted pure ice two examples are thawed by fresh water and as useful water derived from.

(End of the claims)