DE2817918A1

DE2817918A1 - Waermebetriebene pumpe

Info

Publication number: DE2817918A1
Application number: DE19782817918
Authority: DE
Inventors: Ran Zeimer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-04-25
Filing date: 1978-04-24
Publication date: 1978-11-02
Also published as: IN148545B; FR2389018A1; US4207034A; OA05946A; IL51936A0; IL51936A

Description

Glawe, Delfs, Moll & Partner - ρ 8759/70 - Seite /_OO1„_Q,_Q

J.Q I /α Ιο

Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf durch wärmebetriebene Pumpen und auf Flüssigkeits- oder Gaspumpen allgemein.

Es ist eine Vielzahl von Anwendungsfällen bekannt, in denen verlangt wird, eine Flüssigkeit zu pumpen und in denen konventionelle Energiequellen zum Antreiben einer konventionellen Pumpe nicht verfügbar oder unökonomisch sind. Ein Beispiel eines solchen Anw-endungsfalles ist ein konventioneller Solar-Wassererhitzer, in dem die Wasserzirkulation durch ihn hindurch durch ein Wärmesaughebesystem, was oft ästhetische Probleme mit sich bringt, oder durch eine elektrische Pumpe, bewirkt wird, was beträchtliche Kosten mit sich bringt, eine thermostatische Steuerung erfordert und das System von einer kontinuierlichen Versorgung mit elektrischem Strom abhängig macht. Ein anderes Beispiel ist das Pumpen von Flüssigkeiten wie öl oder Gas an entfernten Stellen, wo konventionelle Energiequellen nicht verfügbar sind und wo eine extrem lange wartungsfrei-.e Lebensdauer von größter Wichtigkeit ist.

Eine Vielzahl von wärmebetriebenen Pumpen ist vorgeschlagen worden. Einer dieser Vorschläge ist durch das US-PS 3,937,599 bekannt, das einen thermisch betriebenen Motor beschreibt, der aus einer mit einem Verteiler verbunden flexiblen Membran besteht, der abwechselnd den an eine Seite der Membran angrenzenden Raum an eine Dampfquelle und an einen Kondensator koppelt.

Die im US-PS 3,937,599 dargestellte Vorrichtung ist relativ kompliziert, da sie eine große Zahl von zusammenwirkenden Teilen aufweist. Es ist somit offensichtlich, daß die vorgeschlagene Vorrichtung sorgfältige und zeitige Wartung

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erfordert, um im Betrieb zu bleiben.

Mit der vorliegenden Erfindung sollen die Nachteile der bisher bekannten durch wärmebetriebenen Pumpen, wie sie im US-PS 3,937,599 offenbart sind, vermieden werden, um eine Pumpe zu schaffen, die einer relativ geringen Wartung bedarf, weil sie aus einer relativ geringen Anzahl von beweglichen Teilen besteht.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht darin, daß eine Pumpe folgende Merkmale aufweist: einen Kessel zur Aufnahme eines Treibmediums; Einrichtungen zum Erwärmen der Treibflüssigkeit im Kessel; einen Kondensator; eine Pumpkammer mit einer flexiblen Trennwand, die dichtend in der Kammer angeordnet ist und einen ersten und einen zweiten vonein-r ander abgedichteten Teil begrenzt; erste Einlaßeinrichtungen, die einen Verbindungsweg vom Inneren des Kessels zum ersten Teil bestimmen; erste Auslaßeinrichtungen, die einen Verbindungsweg zwischen dem ersten Teil und dem Kondensator bestimmen; zweite Einlaßeinrichtungen, die einen nur in eine Richtung wirkenden Strömungsweg von einer Quelle einer zu pumpenden Flüssigkeit zum zweiten Teil bilden; zweite Auslaßeinrichtungen, die einen nur in eine Richtung wirkenden Strömungsweg vom zweiten Teil zum Verwendungsort der Flüssigkeit bilden; daß die Konfiguration der Pumpkammer, der ersten Auslaßeinrichtung und der flexiblen Trennwand ein Ventil bildet, das eine Verbindung zwischen dem Kondensator und dem ersten Teil nur dann ermöglicht, wenn das Volumen des ersten Teils ein vorbestimmtes Volumen überschreitet; und daß der Kondensator auf einem Druck gehalten wird, der kleiner als der Druck des Mediums bei der zweiten Einlaßeinrichtung ist.

Sowohl der oben erwähnte Gegenstand der Erfindung, als auch seine weiteren Gegenstände, werden uun mit Hilfe eines

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Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Darin zeigen:

Fig. 1 in einem schematischen Schnitt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe, in der Kraftstoff zur Füllung einer Verbrennungsmaschine die zu pumpende Flüssigkeit ist, wobei das Auspuffrohr die für die Pumpe erforderliche Wärmequelle ist und die umgebende Luft die für die Abkühlung erforderliche Senke,

Fig. 2 einen Schnitt in perspektivischer Darstellung eines Teils der Pumpapparatur, die

gemäß einer Ausführungsform der Erfindung

ist
ausgebildet/und arbeitet,

Fig. 3 einen Einwegfilter in perspektivischer Darstellung mit weggelassenen Teilen, wie er in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung nützlich ist,

Fig. 4 eine erfindungsgemäße Pumpe schematisch in

einem Längsschnitt zum Treiben einer heißen Flüssigkeit, und in der die gepumpte Flüssigkeit durch die erforderliche Wärmequelle und die angrenzende Luft die Senke darstellt,

Fig. 5 eine in Fig. 4 gezeigte Pumpe, schematisch

im Schnitt entlang A-A,

Fig. 6, 7 zwei Varianten eines StrömungsStabilisators

zur Verwendung mit einer erfindungsgemäßen Pumpe in Längsschnitten,

Fig. 8 eine erfindungsgemäße Pumpe zum Treiben einer

Flüssigkeit durch einen Erhitzer und/oder

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einen Kühler in einem Längsschn .t, wobei die gepumpte Flüssigkeit auf ihrer höheren Temperatur als für die Pumpe erforderliche Wärmequelle dient und die gleiche Flüssigkeit auf ihrer niedrigen Temperatur als erforderliche Senke,

Fig. 9A schematisch einen Kreislauf, der einen Erhitzer und eine erfindungsgemäße Pumpe aufweist, in der die gepumpte Flüssigkeit hinter dem Erhitzer als für die Pumpe erforderliche Wärmequelle und vor dem Erhitzer als erforderliche Senke arbeitet,

Fig. 9B schematJsch einen Kreislauf, der einen Kühler

und eine erfindungsgemäße Pumpe aufweist, in der die gepumpte Flüssigkeit vor dem Kühler als für die Pumpe erforderliche Wärmequelle und nach dem Kühler als erforderliche Senke arbeitet,

Fig. 10 ein Experimentiermodell einer erfindungsgemäß

ausgebildeten und arbeitenden Pumpe in einer auseinandergezogenen Darstellung im Teilschnitt,

Fig. 11 in einer Seitenansicht die Pumpe von Fig. 10,

Fig. 12 einen Schnitt entlang der Linie A-A von

Fig. 11.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 der Zeichnung ist dort schematisch eine entsprechend einer Ausführungform der Erfindung ausgebildete und arbeitende Pumpe dargestellt, die als Treibstoffpumpe in Verbindung mit einer Verbrennungsmaschine benutzt wird. Ein Kessel 101 beinhaltet eine Flüssigkeit wie Petroläther, das auf Meereshöhe bei ungefähr 50° C siedet und

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ihren Dampf 103. Ein hohles Wärmeaustauschrohr 105 das Luft aus der Atmosphäre zieht, durchkreuzt das Innere des Kessels 101 und ist mit seinem Lufteinlaß in thermischer Verbindung mit dem Auspuffrohr 104 der Verbrennungsmaschine (nicht dargestellt), so daß die atmosphärische Luft, bevor sie durch den Kessel hindurchgeht, erwärmt wird. Rippen sind in der äußeren Wand des Wärmeaustauschrohres 105 innerhalb des Kessels zur Begünstigung der Wärmeübertragung auf die darin befindliche Flüssigkeit von der durch das Rohr hindurchgehenden erwärmten Luft vorgesehen.

Ein Kondensator 107, der ein zentrales Wärmeaustauscherrohr 118 mit sich radial erstreckenden Längsrippen beinhaltet, jät so ausgebildet, daß er Dampf 103 aufnehmen kann und an seinem Bodenteil das Kondensat 121 des Dampfes 103. Der Kondensator 107 steht mit dem Inneren des Kessels 101 über eine Pumpkammer 109 in Verbindung, die durch eine flexible Trennwand 110 in zwei Teile mit relativ zueinander veränderlichem Volumen getrennt wird. Ein erster Teil 100, beispielhaft in der Zeichnung als das untere Teil der Kammer 109 dargestellt, steht mit dem Inneren des Kessels 101 durch eine öffnung 111 in Verbindung. Der erste Teil 100 steht mit dem Inneren des Kondensators über eine Öffnung 112 in Verbindung. Der zweite Teil 200 der Pumpkammer 109, hier als obere Kammer dargestellt, steht über eine öffnung 115 mit einem Einlaßrohr 113 in Verbindung und einem Einwegventil 114, das ein Ausfließen der Flüssigkeit von dem Teil 200 in das Rohr verhindert. Teil 200 steht auf ähnliche Weise mit einer Aushßleitung 116 über eine Auslaßöffnung 117 und ein Einwegventil 208 in Verbindung, das einen Rückstrom vom Auslaßrohr 116 in Teil 200 hinein verhindert.

Die öffnungen 111 , 112, 115 und 117 sind typischer Weise mit einem Schirmgeflecht 98 umgeben, um eine starke Abnutzung und eine Zerstörung der flexiblen Trennwand 110 durch mögliches Einschneiden des Wandungsmaterials durch die Kanten der öffnung zu verhindern.

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Alternativ können die öffnungen 111, 112, 115 und 117 durch eine Vielzahl von kleinen Löchern ausgebildet sein.

In der hier beispielhaft beschriebenen AusfOhrungsform kann das Einlaßrohr 113 an den Treibstoff tank eines Fcf-hrzeugs gekoppelt sein und das Auslaßrohr 116 kann in geeigneter Weise mit einem dazwischenlegenden Ladetank 119 in Verbindung stehen, der dann wieder über ein Auslaßrohr 120 an eine Verbrennungsmaschine angeschlossen ist.

Die Funktion der vorstehend beschriebenen Pumpe soll nun in Verbindung mit Fig. 1 zusammengefaßt werden. Die Verbrennungsmaschine beginnt ihren Betrieb mit dem in Tank 119 aufbewahrten Treibstoff. Nachfolgend erreicht das Auspuffrohr eine erhöhte Temperatur und erwärmt die umgebende Luft am Eingang des Wärmeaustauscherrohres 105. Die erwärmte Luft durchquert das Rohr 105 in einer durch die Pfeile 88 angezeigten Richtung und heizt die Flüssigkeit 102 innerhalb des Kessels 101 beim Durchgang durch das Rohr 105 mit Hilfe der Rippen 106 auf. Am Anfang sind die Drücke im Kessel und im Kondensator 107 im wesentlichen gleich und sind so gewählt, daß sie unter dem atmosphärischen Druck liegen, um somit die flexible Wandung 110 dicht auf den Boden der Kammer zu drücken, so daß der Teil 200 im wesentlichen das gesamte Volumen der Kammer 109 einnimmt, Treibstoff in das Teil 200 zieht und es im wesentlichen füllt. Weil die flexible Trennwand 110 auf dem Boden Kammer 109 und über den öffnungen 111 und 112 liegt, sehließt sie die öffnungen 11t und 112 wirksam, bis genügend Dampfdruck erzeugt wird, um die Trennwand zu verdrängen.

Wenn die Flüssigkeit 102 im Kessel 101 warm wird, wird Dampf 103 und somit eine Zunahme des Dampfdrucks im Kessel bis zu einer Höhe erzeugt, die ausreicht um die Trennwand 110 von der öffnung 111 zu verdrängen, um somit dem Dampf zu ermöglichen, durch die öffnung 111 i den Teil 100 der Kammer 109 zu dringen. In der Zwischen verbleibt die

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öffnung 112 durch die Trennwand 110 geschlossen, um somit einen Druckaufbau im Teil zu ermöglichen, bis der Druck im Teil 100 eine vorher festgelegte Höhe erreicht hat. Wenn der Teil 100 mit Dampf gefüllt ist„ wird die flexible Trennwand 110 nach oben getrieben und somit das Volu-men des Tails 200 verringert. Der Treibstoff, der im Teil 200 enthalten ist, wird somit aus der Kammer über die öffnung 117 und das Einwegventil 208 zum Tank 119 befördert. Es sei erwähnt, daß ein Rückfluß des Treibstoffs aus dem Teil in das Rohr 113 durch den Einfluß eines Einwegventils 114 verhindert wird.

Der Eintritt vom Treibstoff von der Auslaßleitung 116 zum Tank 119 wird durch eine Schwimmerventilvorrichtung 80 geregelt und ist abgeschlossen, wenn der Treibstoff im Tank 119 eine vorbestimmte Höhe erreicht hat.

An dem Punkt, wenn der Treibstoff im wesentlichen aus der Kammer 109 herausgestoßen worden ist, und die flexible Trennwand 110 somit im höchsten Teil der Kammer 109 angeordnet ist, entfernt sich die Trennwand 110 von der öffnung 112, um somit die öffnung freizumachen und dem Dampf 103 zu erlauben vom Kammerteil 100 zum Kondensator 107 zu gelangen.

Der Kondensator 107 wird durch die Atmosphärenluft oder durchfeine andere gebräuchliche Flüssigkeit gekühlt, die durch das Wärmeaustauscherrohr 118 hindurchgeht. Bei einer gebräuchlichen Kondensatorflüssigkeit unterhalb von 50° C, bleibt der Druck innerhalb des Kondensators niedriger als der Druck des gepumpten Treibstoffs vor dem Eintritt in die Kammer 109, somit wird die Trennwand 110 in Abwärtsrichtung gedrängt und zieht dabei Flüssigkeit in Teil 200. Das Gewicht und der Druck der sich in Teil 200 befindlichen Flüssigkeit , drückt die Trennwandung 110 auf ihre ursprüngliche, extrem niedrige Position η der die Trennwand

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110 die öffnungen 111 und 112 schließt. Der vorangehend beschriebene Zyklus wird dann wiederholt.

Das Kondensat 121 kann dann zum Behälter über das Teil während des Schrittes innerhalb des Betriebszyklus gelangen, wenn beide öffnungen 111 und 112 offen sind.

Um eine Kondensation des Dampfes 103 an der flexiblen Trennwand 110 zu verhindern, wird der zu pumpende Treibstoff während seines Durchganges durch den Kessel über das Rohr 113 vorgeheizt.

Unter Bezugnahme auf Fi.g 2 der Zeichnungen ist dort in bildlicher Form im Schnitt eine Pumpkammer 109 und die von dort zu verschiedenen anderen Komponenten führenden Leitungen der Apparatur gezeigtydie in Fig. 2 vollständig dargestellt ist. Die Pumpkammer kann zweckmäßigerweise aus inneren und äußeren Zylinder—teilen 300 und 302 gebildet sein. Der innere Zylinder kann zweckmäßig mit einer Aussparung versehen sein, die die Pumpkammer analog zu Kammer 109 von Fig. 1 begrenzt. Ein flexibles Trennwandteil 306 ist über die Aussparung 304 und in Bezug auf die erforderliche Abdichtung zwischen den Zylindern 300 und 302 angeordnet. Die erforderliche Dichtung am Rand der Trennwand 306 zum Zwecke der Verhinderung eines Lecks zwischen beiden Volumen, die oberhalb und unterhalb der Trennwand 306 liegen, und zur Verhinderung eines Austritts von Flüssigkeit aus Aussparung 304, wird durch die Vorsehung von äußeren Dichtungsringen 308 erreicht. Die Ringe 308 sind in äußere Nuten eingesetzt, die quer zur gemeinsamen Achse der Zylinder 300 und 302 angeordnet sind.

Es ist einzusehen, daß die flexible Trennwand 306 in irgendeiner erforderlichen Position zwischen Extrempumpen angeordnet werden kann, die durch die sehr ν it innen im Zylinder 302 liegenden Fi sahen 310 gebild werden. Der Raum

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zwischen der Trennwand 306 und der Fläche 310 soll künftig mit Flüssigkeitskammer 314 bezeichnet werden und der Raum zwischen der Trennwand 306 und der Fläche 310 soll künftig mit Dampfkammer 316 bezeichnet werden.

Die Dampfkammer 316 ist an den Kessel (nicht dargestellt) durch eine Dampfeinlaßleitung 318 und eine Einlaßöffnung 320 angeschlossen. Die Dampfkammer 316 ist ebenfalls über ein Einwegventil (nicht dargestellt) an einen Kondensator (nicht dargestellt) über eine Dampfauslaßleitung 322 und eine Dampfauslaßöffnung 324 angeschlossen.

Die Flüssigkeitskammer 314 ist an die Flüssigkeitsquelle (nicht dargestellt) Über ein Prüfventil (nicht dargestellt) und eine Flüssigkeitseinlaßöffnung 326 angeschlossen. Die Flüssigkeitskammer 314 ist ebenfalls an einen Flüssigkeitssammelbehälter (nicht dargestellt) über ein Prüfventil (nicht dargestellt) an eine Flüssigkeitsauslaßöffnung 328 angeschlossen.

Wie vorher in Verbindung mit Fi-g. 1 erwähnt,sind die öffnungen 320, 324, 326 und 328 vorzugsweise so ausgebildet, daß die Abnutzung der flexiblen Trennwand 310 verringert wird _f und so kann zum Beispiel eine Vielzahl von Löchern oder eine öffnung mit einem gebräuchlichen Geflecht umhüllt sein, das ein Einreißen der flexiblen Trennwand an den äußeren Kanten der jeweiligen öffnungen verhindert.

Fig. 3 stellt eine mögliche Ausführungsform eines Einwegventils dar, das in der Ausführungsform von Fig. 1 verwendet werden kann, um als Ventil 114 oder 118 zu dienen. Eine vorzugsweise aus einem Folienmaterial hergestellte Membran 350 ist mit Hilfe eines Halters 352 auf einer perforierten Scheibe 354 befestigt, die beispielsweise aus einem Plastikwerkstoff w-a Teflon hergestellt ist. Die dargestellte Vorricht *· ist dichtend

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über einer öffnung oder einem Kanal so orientiert befestigt, daß die Membranflächen in Richtung des zuzulassenden Flüssigkeitsstroms und die perforierten Seheibenflächen in Richtung des zu unterbindenden Flüssigkeitsstroma zeigen.

Es ist anschaulich, daß der Strom durch die Löcher 356 in der zugelassenen Richtung, dargestellt durch Pfeil 358, durch Abbiegen der Membran 350 bewirkt wird. Der Strom in die entgegengesetzte Richtung findet jedoch nicht statt, weil der korrespondierende Druckradient die Membran 350 dichtend gegen die Scheibe 354 drückt,um somit einen Flüssigkeitsstrom durch die öffnung 356 zu verhindern.

Unter Bezugnahme auf Fi-rg. 4 und 5, ist eine wärmebetriebene Pumpe dargestellt, die entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist und arbeitet und die die Wärme der gepumpten Flüssigkeit benötigt, um die Pumpwirkung hervorzurufen.

Eine Pumpkammer im allgemeinen durch die Bezugsziffer 400 gekennzeichnet, ist in eine erste und eine zweite Kammer 402 und 404 mit variablen Rauminhalten durch eine flexible Trennwand 406 unterteilt. Die Trennwand 406 ist über ihren Rand mit einem Dichtungsring 408, im Eingriff mit den Wandungsteilen, die die Kammer 400 bilden, abgedichtet, um somit die erste und die zweite Kammer 402 und 404 dichtend voneinander zu trennen.

Eine mit vorher festgelegten Eigenschaften versehene Flüssigkeit ist in einem Behälter 412 vorgesehen. Die Flüssigkeit ist so ausgewählt, daß sie einen gesättigten Dampfdruck bei der Temperatur der zu pumpenden Flüssigkeit hat, die oberhalb der Summe aus dem statischen Druck der Flüssigkeit und dem zusätzlichen Druck ist, der erforderlich ist, um sie in dem besonderen System, das verwendet wird, zirkulieren zu lassen. Die Flüssigkeit 410 lat auch so ausgesucht, daß der gesättigte Dampfdruck bei umgebungstemperatur unter

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dem Druck der Flüssigkeit liegt, die in die Pumpe hineingeht.

Wenn z.B. die zu pumpende Flüssigkeit Wasser auf Atmosphärendruck und auf 60° C ist und der zusätzlich erforderliche
Druck für die Zirkulation 0,1 Atmosphären beträgt und die Umgebungstemperatur 40° C ist, siedet die Flüssigkeit auf Meereshöhe bei ungefähr 50 C, z.B. Petroläther, Glyoxal, 2-Pentin, die vorzugsweise in den Behälter 412 gefüllt
werden.

Die Kammer 402 ist mit einer Einlaßöffnung 414 versehen,
die mit dem Inneren des Behälters 410 in Verbindung
steht und eine Auslasöffnung 416, die mit dem Inneren
des Kondensators 418 in Verbindung steht. Der Kondensator 418 steht mit dem Behälter 412 zum Zwecke der Rückführung des Kondensats zum Behälter über das Rohr 419 und ein Einwegventil 421 in Verbindung. Der Kondensator 418 ist mit
einer Vielzahl von Luftdurchläßen 420 versehen, durch die ümgebungsluft hineintreten kann oder durchgeschickt wird, um eine Kondensation des durch die erwärmte Flüssigkeit
410 erzeugten Dampfes zu bewirken.

Die zweite Kammer 404 ist mit einer Einlaßöffnung 422
versehen, die über ein Einwegventil 424 mit einem Flüssigkeitsversorgungsweg in Verbindung steht. Der Durchgang 426 erstreckt sich entlang auf wenigstens einen» Teil
der Seiten- und Bodenwände des Kessels 412 und ist mit
ihm im Wärmeaustausch, um so ein Erwärmen der Flüssigkeit 410 zu erreichen. Die zn pumpende Flüssigkeit gelangt
von einer gebräuchlichen Fiüssigksitsquelle an einem
Einlaß 428 in den Durchgang 426.

Der Kessel 412 kann mit einer Anzahl von hohlen Kammern versehen sein, die mit der zu purr- eriden Flüssigkeitsgefüllt sein können und die wegen ihrer ■ ativ großen Oberfläche

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die Geschwindigkeit und den Wirkungsgrad der Erwärmung in der Flüssigkeit vergrößern.

Um die Wärme zu erhalten, die von der zu pumpenden Flüssigkeit geliefert und zum Einlaß 428 geschafft wird, ist eine Verkleidung 432 aus einem thermisch isolierenden Material vorgesehen, die im wesentlichen den Durchgang 426 des Kessels 410 und das meiste der Pumpkammer 400 umgibt. Der Flüssigkeitsdurchgang ist mit einenn Luftventil 427 versehen,welches ein konventionelles Schwimmerventil sein kann, das zum Abzug von Gasen gebracht wird, während es in den Eintritt von Atmosphärenluft in das System verhindert .

Teil 404 ist auch mit einer Ausgangsöffnung 434 versehen, die entlang eines Ausgangsweges 436 und über ein Einwegventil 438 mit einem Flüssigkeitsbehälter (nicht dargestellt) für die Aufnahme der gepumpten Flüssigkeit in Verbindung steht. Entsprechend einer vorzugsweisen Ausführungsform der Erfindung , kann der Ausgangsweg auch ein von Hand steuerbares Ventil zur Steuerung des Auslaufes durch den Weg 436 enthalten und alternativ oder zuzüglich einen automatischen Stromstabilisator 442, der die Durchflußmenge durch ihn hindurch als Reaktion auf den wahrgenommenen Druck reguliert.

Die öffnungen 414, 416, 422 und 434 sind typjg^herweise mit einem Netz eingehüllt oder durch eine Vielzahl von kleinen Löchern ausgebildet, um so eine mögliche Beschädigung der flexiblen Wandung zu verringern. Ein manuell betriebene-s Ventil 436 kann zweckmäßigerweise im Zusammenhang mit einem zirkulierenden Flüssigkeitserwärmsystem als Temperaturreglerbenutzt werden. Demgemäß können Stromsfebilisatoren 442 in automatischer Temperaturregulierungsfunktion vorgesehen werden.

Das Einwegventil 421 ist in Tätigkeit, um den Strom des Kon-

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densats vom Kondensator 418 in den Kessel 412 nur dann zu ermöglichen, wenn der Druck des Kondensats mit einem vorher festgelegten Betrag, der einem hydrostatischen

an Druck des Kondensats entspricht, im Rohr 419, das/ein Ventil 421 angrenzt, über den Druck im Kessel 412 hinausgeht. Somit öffnet das Ventil 421, wenn die flexible Trennwand 406 sich in einer solchen Lage befindet, da8 sie eine Flüssigkeitsverbindung zwischen dem Kessel 412 und dem Kondensator 418 durch den ersten Teil der Pumpkammer 400 hindurch erlaubt.

Entsprechend einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung, die hier nicht dargestellt ist, kann zur Begrenzung des Betrages des Dampfes, der zum Kondensator geht, die Leitung 419 sich so weit erstrecken, daß sie das Innere des Kessels 412 durchquert, um das angrenzende Loch 414 zu öffnen. Gemäß dieser Ausführungsform ist das Teil von Leitung 419, das oberhalb des normalen Flüssigkeitspegels 410 in Kessel 412 liegt, mit einer Vielzahl von engen, äußeren Löchern versehen. Wenn die flexible Trennwand 406 eine Verbindung zwischen der öffnung 414 und dem Kondensator 418 gestattet, senkt der Druck innerhalb des Rohres 419 vorübergehend ziemlich schnell den Druck im Kondensator und somit fließt die kondensierte Flüssigkeit durch Ventil 421 zur Erweiterung von Leitung 419. Der im Kessel erzeugte Dampf gelangt dann durch die engen Löcher in Leitung 4t9, was eine Druckzunahme innerhalb der Leitung bis zum Kesseldruck zur Folge hat und daher rührt, daß in diesem Intervall die Wandung 406 die öffnung verschließt. Weil der Rückstrom der Kondensatorflüssigkeit durch ein Einwegventil 421 verhindert wird, füllt die Flüssigkeit allmählich das Rohr bis auf die Höhe der engen Löcher und fließt dann in den Kessel.

Die Funktion der in den Fig. 4 und 5 dargestellten Pumpe soll nun kurz zusammengefaßt werden. Vr em Betrieb

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ist die Luft aus dem Kessel 412 und dem Kondensator entfernt worden, um ein erforderliches Vakuum im System vorzu-sehen. Der Einlaß 428 ist mit einer Quelle einer heißen Flüssigkeit verbunden und der Durchgang 426 zwischen Kessel 412 und Gehäuse 432 ist im wesentlichen mit der zu pumpenden Flüssigkeit gefüllt. Der Flüssigkeits-ausgangsweg 436 ist mit Einrichtungen zur Aufnahme der gepumpten Flüssigkeit verbunden. Die Flüssigkeit 410, die sich im Kessel 412 befindet, wird durch die zu pumpende Flüssigkeit, die durch den Durchgang 426 hindurchgeht, erwärmt. Wenn die Flüssigkeit 410 einen Dampfdruck höher als die Summe aus statischem Druck der zu pumpenden Flüssigkeit und dem Druck, der erforderlich ist, sie strömen zu lassen, ist, beginnt die Pumpe im allgemeinen in gleicher Form zu arbeiten, wie die vorangehend in Fi-g. 1 dargestellte Pumpe.

Es gibt drei wesentliche Unterschiede der Pumpen wie sie in Fig. 1 dargestellt ist und der in Fig. 4 und 5 dargestellten. Erstens ist in der in den Fig. 4 und dargestellten Ausführungsformen die Wärmequelle die gepumpte Flüssigkeit selbst, die am Kessel entlang zirkuliert. Zweitens wird das Kondensat direkt in den Kessel über die Leitung 419 zurückgeführt, anstatt über die Pumpkammer, wie in der Ausführungsform von Fig. 1. Drittens s-ind Einrichtungen zur Steuerung des Flüssigkeitsstroms am Auslaß der Pumpe in der Ausführungsform der Fi g 4 und 5 vorgesehen; gleiche Einrichtungen sind in der Ausführungsform der'Fig. 1 nicht vorgesehen. Es ist einsehbar, daß die Ausführungsform von Fi g 1 so verändert werden kann, daß sie ein oder alle Merkmale aufweist, die in der Ausführungsform der Fig. 4 und gezeigt sind.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 6 und 7 werden Ausführungsformen einer Stromstabilisierungsvorrichtung gezeigt, die gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildet und wirksam

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sind. Fig. 6 zeigt im Schnitt einen Flüssigkeitsdurchgang, der durch ein gewöhnliches äußeres Gehäuse 500 gebildet wird und einer dehnbaren Düse 502 darin, die aus einem Schaummaterial besteht, das nicht miteinander verbundene Poren aufweist. Die Düse 502 weist einen durch sie hindurchgehenden axialen Flüssigkeitsstromdurchgang auf. Der Durchmesser des so umrissenen Flüssigkeitsstromdurchganges wird als Funktion des Eingangsdrucks als Ergebnis des ümstandes variiert, daß das Schaummaterial dazu neigt, durch derartigen Druck sich axail au verengen, was eine Verformung und eine Verrückung radial nach außen und somit eine Erweiterung des Flüssigkeitsstromdurchganges zur Folge hat.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Flüssigkeitsstrom-durchgang zusätzlich einen zentralen Stab 503 aufweisen, der axial auf der Düse 502 angeordnet ist un-d an seinen äußeren Enden am Gehäuse 500 befestigt ist.

Die vorangehend beschriebenen Stromstabilisatoren sind zur Aufrechterhaltung eines im allgemeinen konstanten Strömungsbetrages bei einer gegebenen Temperatur verwendbar, ungeachtet von Variationen des statischen Drucks der zu pumpenden Flüssigkeit in gegebenen Grenzen.

Es ist offensichtlich, daß bei der Verwendung der hier offenbarten, durch Wärme betriebenen Pumpen, eine automatische Regulierung des Stroms als Funktion der Temperatur vorzusehen ist. Diese Eigenschaft ist bei der Anwendung von Solarenergiekollektoren äußerst nützlich, wo es notwendig ist, die Strömung als Funktion der Flüssigkeitstemperatur zu regulieren.

Unter Bezugnahme auf Fi.g 7 ist dort ein weiterer Typ eines Strömungsstabilisators zu sehen, der aus einem Gehäuse 520 und einem im wesentlichen ringförmigen Tei1 522 besteht,

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das Durch- löcherungen 528 in seinen Seitenwänden aufweist und eine Wandung 526, um einen axialen Strom durch ihn hindurch zu verhindern. Zwischen dem Gehäuse 520 und dem Rohr 522 ist eine ringförmige Schaumstoffschicht mit nicht miteinander verbundenen Poren angeordnet. Der direkte Durchtritt der Flüssigkeit in axialer Richtung, dargestellt durch Pfeil 524, durch das Rohr 522, wird durch die Wandung 526 verhindert. Darum geht die Flüssigkeit in das Rohr 522, geht durch die öffnungen 528 hindurch, die in den Wänden ausgebildet sind, und strömt zwischen dem Rohr 522 und den Schaumstoffringen 523 zu den öffnungen 529 hinter der Wandung 526, über die es zum Rohr 522 zurückgelangt. Es ist einzusehen, daß ein zunehmender Flüssigkeitsdruck auf die ringförmige Schaumstoffschicht 523 die Schaumstoffschicht so verformt, daß der Hauptquerschnittsbereich des Stromdurchganges der zwischen der Schaumstoffschicht 523 und den äußeren Wänden des Rohres 522 gebildet wird, vergrößert wird.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 ist eine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildete und arbeitende Pumpe dargestellt, die besonders für den Umlauf einer Flüssigkeit durch einen Erhitzer oder einen Kühler geeignet ist und in der die gepumpte Flüssigkeit sowohl als Wärmequelle als auch als Wärmesenker arbeitet.

Unter Bezugnahme auf Fig. 8 ist eine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgebildete und arbeitende Pumpe dargestellt, in der die gepumpte Flüssiakeit als Wärmequelle dient, wenn sie auf einer ersten Temperatur ist, und auch als Wärmesenke dient, wenn sie auf einer zweiten Temperatur ist. Diese Pumpe ist besonders nützlich für den Umlauf einer Flüssigkeit durch einen Erhitzer oder einen Kühler, in dem der erforderlich» Temperaturgradient für den Betrieb der Pumpe vorhanden ist» Die Pumpe, die ii wesentlichen mit der Bezugsziffer 600 gekennzeichnet U* besteht aus einem Gehäuse 601, das eine Pumpkammer 602 begi > Innerhalb der Pump-

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kammer 602 ist ein Kolben 603 angeordnet, der sich hoch und runter entlang einer Längsachse 605 bewegt. Eine Bewegung des Kolbens 603 von der Achse weg, wird im allgemeinen dadurch verhindert, daß radial sich nach außen erstreckende obere und untere Rippen 609 und 607 vorgesehen werden. Die Pumpkammer 602 ist in betreffende obere und untere Teile 611 und 613 durch eine äußere Rollbalgdichtung 615, die einen inneren Rand aufweist, der dichten-d am Kolben 603 anliegt, und/einen äußeren Rand, der dichtend an der inneren,äußeren Wand der Pumpkammer 602 anliegt. Es ist somit einzusehen, daß die Bewegung des Kolbens 603 in Kammer 602 die relativen Voluminia der betreffenden oberen und unteren Kammer, Teile 611 und 613 variiert.

Kolben 603 ist gemäß der dargestellten Ausführungsform der Erfindung so ausgebildet, daß er aus einem inneren Zylinder 618 und einem äußeren Zylinder 620, mit größerem Radius al-s der von Zylinder 618 besteht. Eine zylindrische Ausnehmung ist im Zylinder 618 im wesentlichen koaxial mit ihm ausgebildet und eine ringförmige Ausnehmung 622 ist in Zylinder 620 zwischen Zylinder 618 und einer zylindrischen Wand 626 begrenzt.

Der untere Teil 613 der Pumpkammer 602 steht mit dem Inneren des Kessels 617 über eine öffnung 619 in Verbindung. Der Kessel 617 enthält eine Flüssigkeit 618, die festgelegte Eigenschaften hat, und hiernach "Treibflüssigkeit" genannt wird. Die öffnung 619 wird wahlweise durch ein Ventil 621 geöffnet oder geschlossen und weist ein dichtendes Kopfteil 623 auf, das sich innerhalb des Kessels 617 befindet und eine Stange 629 mit darauf befindlichen_/sich radial nach außen erstreckenden Rippen 624, um die Stange bei der Auf- und Abbewegung entlang der Achse 605 in der zylindrischen Ausnehmung 625, die innnerhalb des Kolbens 603 ausgebildet ist, zu führen. Das Gehäuse 601 ist aus

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wärmeisolierendem Werkstoff hergestellt, besonders die Umgebung des Kessels.

Ein Kondensator 631 ist durch ein Rohr 633 und einen Kanal 635 itt dem unteren Teil 613 der Pumpkammer 602 verbunden. Das Rohr 633 steht mit dem Kondensator 631 an einer Stelle im oberen Teil des Kondensators in Verbindung. Die Leitung 637 verbindet den Boden des Kondensator 631 mit dem unteren Teil 613 der Pumpkammer 602 über einen Kanal 630. Die Kanäle 635 und 639 sind im Hinblick auf die Rollbalgdichtung 615 so angeordnet, daß der Zugang von den betreffenden Kanälen zum unteren Teil 613 der Kammer 602 durch Lage der Rollbalgdichtung reguliert wird. Der obere Teil 611 der Pumpkammer 602 und der Kondensator 631 sind mit Hilfe einer zweiten Rollbalgdichtung 640 voneinander getrennt, die einen Rand aufweist, der dichtend an der äußeren Wand des Zylinders 618 des Kolbens 603 anliegt und einem äußeren Rand, der dichtend an der inneren Wand des im wesentlichen zylindrischen Hohlraumes 643 anliegt.

Eine Einlaßöffnung für die zu pumpende Flüssigkeit mündet in einem Hohlraum 647 zwischen Kessel 617 und Gehäuse 601.

Der Hohlraum 647 steht über ein Rohr 649 mit einer Austrittöffnung 651 in Verbindung, die normalerweise mit einer Verschlußkappe abgedichtet oder mit einer Luftfalle verbunden ist. Ein Einwegventil 653 steht über der Flüssigkeit mit der Leitung 649 am Einlaß des oberen Teils 611 der Kammer 602 in Verbindung und ermöglicht den Flüssigkeitsstrom von Leitung 649 in die Kammer 611. Eine Flüssigkeitsausgangsöffnung 660, durch die die gepumpte Flüssigkeit die Pumpe 600 verläßt, ist über ein Einwegventil 661 durch den oberen Teil 611 der Kammer 602 hindurch verbunden.

Der Kondensator enthält einen Wärmeaustau :eher 663, der betreffende Einlaß-und Ausläßöffnungen ff ie Kühlflüssigkeit

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hat. Es ist offensichtlich, daß während des Betriebs der Pumpe der untere Teil 613 der Pumpkar-imer 602 mit im Kessel 617 erzeugtem Dampf gefüllt wird, während der obere Teil 611 von Kammer 602 mit der gepumpten Flüssigkeit gefüllt wird, die auch dazu dient, die Flüssigkeit im Kessel zu erwärmen. Das vom Zylinder 618 begrenzte obere Ende de-s Kolbens 603, auf das die kondensierte Treibflüssigkeit im Hohlraum 643 drückt, hat eine kleinere Querschnittsfläche als das gegenüberliegende, durch den Zylinder 620 begrenzte untere Ende des Kolbens 602, auf das der im Kessel 617 erzeugte Dampf drückt. Die gepumpte Flüssigkeit übt einen Druck auf eine Fläche aus, die gleich der Differenz zwischen der Querschnittsfläche des Zylinders 620 und der des Zylinders 618 ist. Der Druck wird von gesättigtem Dampf, der sich im Kondensator befindet und der gepumpten Flüssigkeit, in derselben Richtung und entgegengesetzt zu dem Druck ausgeübt, den der im Kessel erzeugte Dampf ausübt. Es ist einsehbar, daß die Kolben als Druckvervielfacher arbeiten, und darum braucht der im Kessel erzeugte Antriebsdruck nicht höher als der Druck der gepumpten Flüssigkeit zu sein.

Die im Kessel-kondensatorsystem verwendete Treibflüssigkeit ist so ausgewählt, daß ihr gesättigter Dampfdruck, der bei einer Temperatur _f niedriger als die Temperatur der zu pumpenden Flüssigkeit, auf den Boden des Kolbens 603 wirkt, ausreicht, um den Kolben gegen den Druck auf Kolben 609 und durch den gesättigten Dampf im Kondensator und dem statischen Druck der zu pumpenden Flüssigkeit, zuzüglich des Drucks,der erforderlich ist, d-ie gepumpte Flüssigkeit fließen zu lassen, anzuheben. Weiterhin muß der gesättigte Dampfdruck der Antriebsflüssigkeit bei einer Temperatur, höher als die Temperatür der kühlenden Flüssigkeit, aber niedriger als die erste vorangehend beschriebene Temperatur, ausreichend niedrig sein, so daß₍wenn dieser Druck 4 iff die betreffenden Zylinder 620 und 618 in entgegenaeeetite^ Richtung wirkt,

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der Kolben sich unter dem statischen Druck der gt-, umpten Flüssigkeit nach unten bewegt.

Somit kann, wenn die Temperatur der zu pumpenden Flüssigkeit, ihr statischer Druck, der Druck, der erforderlich ist, sie zu treiben und die Temperatur der Kühlflüssigkeit bekannt sind, die Antriebsflüssigkeit 680 für die Zirkulation durch den Kessel und Kondensator entsprechend ausgewählt werden.

Das folgende Beispiel kann die Auswahl von betriebsmäßigen Parametern darstellen;

zu pumpende Flüssigkeit ... Wasser bei einer Atmosphäre (absolut)

und bei 60° C zuzüglich Druck erforderlich zum Antreiben

der gepumpten Flüssigkeit ... 0,1 Atmosphären Temperatur der kühlenden Flüssigkeit ... 20° C

Verhältnis der Querschnittflächen der Kolbenzylinder 609 und 620 ... 9 : Antriebsflüssigkeit ... Wasser Temperatur niedriger als die Temperatur der zu pumpenden Flüssigkeit ... 55 C (erste Temperatur) Temperatur höher als -ie Temperatur der zu

pumpenden Flüssigkeit ... 25° C (zweite Temperatur) gesättigter Dampfdruck bei der ersten

Temperatur ... 0,16 Atmosphären (absolut)

gesättigter Dampfdruck bei der zweiten Temperatur .. 0,03 Atmosphären (absolut) Kraft, die außerhalb auf den Kolben bei einer ersten Temperatur wirkt ... (Kraft bei einer ersten Temperatur) ·

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(Querschnitt des Zylinders 620) (Kraft bei einer zweiten Temperatur (im Kondensator zweimal))χ (Querschnittf1-äche des Zylinders 609)

0_f16 · 10 - 0,03 · 9 1,33

Kraft die auf den

Kolben nach unten

wirkt ...(statischer Druck der zu pumpenden

Flüssigkeit + zusätzlicher Druck, der erforderlich ist, die Flüssigkeit zu treiben) χ (Differenz zwischen den Querschnittflächen der betreffenden Zylinder 620 und 618) 1 · 1,1 = 1,1

Resultat ...der Kolben steigt

Wenn die gesättigten Dampfdrücke auf eine niedrigere Temperatur durch den Austritt zum Kondensator ausgeglichen worden sind, gelten folgende Parameter:

aufwärts wirkende

Kraft ...(0,03 * 10) - (9 · 0,03) = 0,03

abwärts wirkende

Kraft ...1 · 1 =1

Resultat ...der Kolben bewegt sich nach unten.

Der Betrieb der in Fig. 8 dargestellten und vorangehend beschriebenen Pumpe soll nun zusammengefaßt werden. Es ist offensichtlich, daß es notwendig ist, daß die Quelle der zu pumpenden erwärmten Flüssigkeit unter der Pumpe liegt, um so die Flüssigkeit in der Umgebung des Kessels durch Wärmestrahlung von der unterhalb liegenden Quelle der erwärmten Flüssigkeit im erwärmten Zustand zu halten. Das gilt ebenfalls für die in den Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsformen. Vor dem Betrieb der Pumpe muß die

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Luft weitgehend sowohl aus dem Kessel als auch aus dem Kondensator entfernt werden. Die Einlaßöffnung 645 ist mit der Quelle der zu pumpenden Flüssigkeit verbunden. Die zu pumpende Flüssigkeit tritt über die Einlaßöffnung 645 ein, strömt an der Seite des Kessels 617 vorbei in den Hohlraum 647 und geht dann über die Leitung 649 und das Einwegventil 653 in den oberen Teil 611 der Kammer 602. Am Anfang ist der Hohlraum 647, die Leitung 649 und der obere Teil 611 von Kammer 602 mit der zu pumpenden Flüssigkeit gefüllt. Die Füllung kann unter dem Einfluß von anfangs vorgesehenem Vakuum geschehen. Die Auslaßöffnung 660 ist mit einer Leitung verbunden, die mit Flüssigkeit entweder direkt oder über eine Steuervorrichtung versorgt, die aus einem manuellen oder automatischen Ventil oder Stromstabilisator bestehen kann und vorab in Verbindung mit den Fig. 4-7 beschrieben wurde. Die Einlaßöffnung 665 des Wärmeaustauschers 663 ist an eineQuelle mit einer Kühlflüssigkeit angeschlossen, während die Auslaßöffnung 667 mit einem gebräuchlichen Rohr, gemäß einer besonderen Konfiguration der Apparatur in der die Pumpe gebraucht wird, verbunden ist. Zwei beispielhafte Konfigurationen, die eine Pumpe des vorangehend beschriebenen Typs verwenden, sollen hiernach dargestellt und beschrieben werden.

Wärme der zu pumpenden Flüssigkeit wird auf die im Kessel enthaltende Flüssigkeit übertragen. Wenn der Dampfdruck der Kesselflüssigkeit/genügend groß ge-worden ist, steigt der Kolben 603 hoch und stößt die gepumpte Flüssigkeit aus dem oberen Teil 611 der Kammer 602 über Einwegventile 661 und den Auslaß 660 aus. Der im Kessel 617 erzeugte und auf den Boden des Zylinders 620 des Kolbens 603 wirkende Dampf füllt zunehmend den unteren Teil der Kammer 602. In der höchsten Stellung des Kolbens hat das Ventil 621 genügend hoch ansteigen können, um so die öffnung 619, die vom Kessel zur unteren öffnung 603 der Kammer 602 führt zu dichten. Gleich-

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zeitig wird die Rollbalgdichtung 650 in eine Stellung gebracht, daß eine Verbindung zwischen den Kanälen 635 und 639 einerseits und dem unteren Teil 613 von Kammer 602 andererseits hergestellt wird, um ein Entweichen des im Kessel 617 erzeugten Dampfes in den Kondensator 617 über die Leitung 633 zuzulassen, möglicherweise auch über das Rohr 637, was von der Höhe des Kondensats im Kondensator abhängt. Zusätzlich kann das im Kondensator 631 gesammelte Kondensat zurück zum Behälter 617 über das Rohr 637, Kanal 639 und den unteren Teil 613 von Kammer 602 fließen. Dieser Fluß kann nur dann geschehen, nachdem die Drücke im Teil 613 und im Kondensator 631 im wesentlichen gleich geworden sind. Sobald sich der Druck in der unteren Kammer ausreichend gesenkt hat, beginnt der Kolben sich, angetrieben durch den statischen Druck der gepumpten Flüssigkeit, die in dem oberen Teil 611 der Kammer 602 über das Einwegventil 653 gelangt, nach unten zu bewegen. Wenn der Kolben sich nach unten bewegt, dichtet die Rollbalge-Dichtung 615 die Kanäle 635 und 639 ab. Inzwischen verbleibt das Ventil 621, durch den Dampfdruck im Kessel 617 in angehobener Stellung gehalten , in dichtendem Verband mit der öffnung 619. Somit nimmt der Druck in dem unteren Teil 613 der Kammer 602 nicht zu, bis der Kolben 603 sich seiner untersten Stellung nähert, an einem geringfügig über der untersten Stellung liegenden Ort. Das Oberteil des Hohlzylinders 625 erfaßt die Stange 623 des Ventils 621 und drückt sie nach unten und hebt somit das Ventil 621 von der öffnung 619. Der im Kessel 617 erzeugte Dampf geht durch die öffnung 619 hindurch und füllt so gleich wieder den Teil 613 der Kamm-er 602, läßt den Koben 603 ansteigen, während kondensierte Flüssigkeit aus der Kammer 602 über die öffnung 619 in den Kessel 617 fließt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann der Kanal 639 tiefer als die Rollbalqdichtung 615 angeordnet sein, um so unabhängig von der Lage des Kolbens und somit

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der lg-dichtung offen zu bleiben. In so --3nem Fall ist t. s Rohr 637 mit einem Einwegventil ver ,ehen, das nur einen Fluß hindurch vom Kondensator in Teil 613 der Kammer 602 edaubt.

Der Dampfdruck in der Pumpkammer kann durch eine gebräuchliche Ausbildung eines Längsabschnitts des Schaftes von Ventil 621 gesteuert werden, und zwar so, daß sein Querschnitt nahezu die öffnung 617 bei einer vorbestimmten Kolbenhöhe dichtet.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 9A und 9B sind dort in schematischer Form Wärme- und Kühlkreisläufe dargestellt, in .denen die in Fig. 8 dargestellte Pumpe vorteilhaft verwendet werden kann. Die hiernach beschriebenen Wärme- und Kühlsysteme können entweder gegenüber der Atmosphäre offen oder von ihr abgedichtet sein. In beiden Figuren bezeichnet die Bezugsziffer 700 die Pumpkammer der Pumpe 600 (Fig. 8). Die Bezugsziffer 702 bezeichnet den Raum 647 (Fi.g 8), durch den die zu pumpende Flüssigkeit hindurchgeht, während sie die Flüssigkeit im Kessel erwärmt. Die Bezugsziffer 704 bezeichnet den Wärmeaustauscher 663 des Kondensators 631 (Fig. 8).

In dem in Fi-rg 9A dargestellten offenen Wärmeaystem strömt eine von einer Quelle kommende kalte Flüssigkeit durch einen Wärmeaustauscher 704 und geht dann durch einen Erhitzer 706, in dem sie auf die erforderliche Temperatur erwürmt wird. Die heiße Flüssigkeit gelangt dann in den Raum 702 und geht durch de Kammer 700 hindurch und wird von dort durch die Pumpw±kung der Pumpe zum äußeren Verbrauch und zur äußeren Verfügung befördert.

In einem weiteren geschlossenen Wärmesystem (nicht dargestellt) arbeitet die erwärmte Flüssigkeit, die die Kammer 700 der Pumpe verläßt, als Wärmetransportmittel zum Zweck der Heizung eines Gebäudes.

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Nachdem die Flüssigkeit einen Teil ihrer Wärme abgegeben hat, wird sie auf ihrer niedrigeren Temperatur zurückgeführt, geht durch den Wärmeaustauscher 704 und durchläuft, wie beschrieben das System.

Gemäß der vorangehend beschriebenen Anordnung arbeitet die gepumpte Flüssigkeit sowohl als erforderliche Wärmesenke und als erforderliche Wärmequelle. Somit wandelt sie einen Teil der durch die Flüssigkeit transportierten Wärme in mechanische Arbeit, die zum Pumpen erforderlich ist, um, und entnimmt vom System keine zusätzliche Energiemenge_/abgesehen von der Wärme, die durch die äußere Wand der Pumpe verlorengeht, weil der Wärmeaustauscher 704 als Vorwärmer arbeitet und jeder Reibungsverlust innerhalb der Pumpe ein Erwärmen der Flüssigkeit bewirkt.

Fi.g 9B stellt eine offene Kühlanordnung dar, in der die zu kühlende Flüssigkeit in den Raum 702 gelangt und die Flüssigkeit im Behäter 617 erwärmt. Die Flüssigkeit geht dann durch eine Kammer 700 hindurch, von wo sie durch einen Kühler 708 gepumpt wird. Die gekühlte Flüssigkeit verläßt Kühler 708 und strömt durch einen Wärmeaustauscher 704 und steht zum Gebrauch zur Verfügung.

In einem weiteren geschlossenen System strömt die gekühlte Flüssigkeit vom Kühler 708 durch den Austauscher 704 und arbeitet als Kältetransportmittel _t um z.B. einen Gefrierschrank zu kühlen. Nachdem ein Teil sAfner Wärme abgegeben worden ist, wird die Flüssigkeit bei einer höhreren Temperatur zum Raum 702 zum Wiederumlaufen durch das System zurückgeführt.

Gemäß jeder der vorangehend beschriebenen alternativen Anordnungen arbeitete die genumpte Flüssigkeit als erforderliche Wärmequelle und als erforderliche Wärmesenke. Somit leitet die Pumpe Kälte in das Sy -^m ein, weil die durch den Kondensator entzogene Kälte, azüglich der zur

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Kompensation von Reibungsverlusten innerhalb der Pumpe,
in Einheiten von durch die Pumpe getätigte mechanische
Arbeit, geringer ist, als die Kälte in die Flüssigkeit
des Kessels einleitet. Es kann vorausgesetzt werden,
daß der Verlust von Kälte durch die äußere Wand der
Pumpe vernachlässigbar ist.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 10, 11 und 12 ist eine
durch Wärme angetriebene Pumpe gezeigt, die versuchsweise erbaut und betrieben wurde und im Betrieb analog der vorangehend dargestellten und beschriebenen Pumpen in Verbindung mit Fig. 2 ausgebildet ist. Im allgemeinen ebene, obere und untere Teile 802 und 804 sind so ausgebildet, daß sie im allgemeinen gegenüberliegende identische,langgestreckte, darin ausgebildete Vertiefungen 806 und 808 aufweisen, die eine Pumpkammer 810 bilden. Die oberen und unteren Teile
802 und 804 sind typischerweise aus Plastikwerkstoff hergestellt und eines oder beide sind mit einer äußeren Nut
811 versehen, die die gegenüberliegenden Oberflächen umschließt, so daß die Teile |o2 und 804, wenn sie zusammen in Eingriff gebracht werden, einen Dichtring 812, der ein gebrächlicher O-Ring sein kann, dichtend aufnehmen.

Die Pumpkammer 810 ist in ein erstes und ein zweites Teil mit Hilfe einer flexiblen Membran 815 unterteilt, die typischerweise aus Teflon besteht und die so ausgestaltet ist, daß sie umkehrbar ausrichtbare Vertiefungen darin hat, die
mit der Oberflächenanordnung der Vertiefungen 806 und 808 übereinstimmen. Die flexiHe Dichtung ist in dichtender
Anordnung zwischen den unteren und oberen Teilen 802 und
804 in Verbindung mit dem O-Ring 812 befestigt. Die Dicke der Membran ist ausgewählt, um die erforderlichen Schwellengrenzen zum Umkehren der Richtungen festzusetzen. Bei der experimentellen Ausführungsform wurde sie so gewählt, daß sie 75 χ 10 mm dick ist.

Die Vertiefungen 806 und 808 sind im allgemeinen entlang

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des größten Teils ihrer Länge gleichförmig und haben im Querschnitt einen Wölbungsradius von 57,25 mm in der Experimentieraus führungs form und eine Länge von ungefähr 145 mm.

Die Flüssigkeiteinlaß- und die-auslaßöffnungen 820 und sind im oberen Teil 802 ausgebildet und stehen mit der zweiten Unterteilung der Pumpkammer an, im Hinblick auf die Länge der Pumpkammer, gemitteten Stellen in Verbindung und sind voneinander durch eine Strecke von ungeShr 122 mm entfernt (Mitte zu Mitte).

Die betreffenden Dampfeinlaß- und -auslaßöffnungen 824 und 826 sind im unteren Teil 804 ausgebildet und stehen mit der ersten ünter-teilung der Pumpkammer an, im Hinblick auf die Länge und Breite der Pumpkammer, gemitteten Stellen in Verbindung und sind voneinander durch eine Strecke von ungefähr 126 mm entfernt (Mitte zu Mitte).

Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß die verschiedenen, vorangehend dargestellten Ausführungsformen der Erfindung lediglich beispielhaft sind und daß ein großer Bereich an Modifikationen, Veränderungen und Kombinationen der oben dargestellten Ausführungsform im Können der Fachleute liegt und die auch keiner* Erfindungsgabe bedürfen. Einige Beispiele dieser möglichen Modifikationen folgen: Der Tank 119 in Fig. 1 kann so ausgebildet sein, daß Atmosphärendruck oberhalb des Niveaus des darin untergebrachten Treibstoffs aufrechterhalten werden kann. Alternativ können Drucksteuereinrichtungen für die Treibstoffversorgung von Tank 119, bei Drücken größer als der Atmosphärendruck, vorgesehen werden. Das Wärmeaustauscherrohr 105 kann modifiziert werden, um die Erwärmung der Flüssigkeit im Kessel 101 durch irgendeine gebräuchliche Quelle eines heißen Gases zu ermöglichen.

Natürlich kann die in Fig. 1 im wesentlichen dargestellte

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Pumpe auch dafür verwendet werden, andere Flüssj .keiten als Treibstoff zu fördern; z.B. als Notpumpe für Operationsräume zur Zirkulation von Blut,wobei eine konventionelle Wärmequelle benutzt wird und die Umgebungsluft als Wärmesenke.

Die Kondensatoren der verschiedenen vorgehend dargestellten Pumpen können mit irgendeinem gebräuchlichen Mittel, entweder einer Flüssigkeit oder mit einem Gas gekühlt werden.

In der obigen Fig. 2 beinhaltet die flexible Trennwand ein aus einem flexiblen Werkstoff bestehendes Rohr und ist durch ein Paar von Dichtungsringen abgedichtet. Alternativ kann der flexible Werkstoff aus irgendeinem anderen gebräuchlichen Werkstoff bestehen und kann Dichtungsmittel in sich einschließen, z.B. kann die Trennwand aus einem Schwamm mit nicht miteinander verbundenen Poren bestehen.

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Claims

Patentansprüche

./ Wärmebetriebene Pumpe, gekennzeichnet durch: einen Kessel zur Aufnahme eines Treibmediums; Einrichtungen zum Erwärmen der Flüssigkeit im Kessel; einen Kondensator; eine Pumpkammer mit einer flexiblen Trennwand, die dichtend in der Kammer angeordnet und einen ersten und einen zweiten voneinander abgedichteten Teil begrenzt; erste Einlaßeinrichtungen, die einen Verbindungsweg vom Inneren des Kessels zum ersten Teil bestimm-en; erste Auslaßeinrichtungen, die einen Verbindungsweg zwischen dem ersten Teil und dem Kondensator bestimmen; zweite Einlaßeinrichtungen, die einen nur in eine Richtung wirkenden Strömungsweg von einer Qelie einer zu pumpenden Flüssigkeit zum zweiten Teil bilden; zweite Auslaßeinrichtungen, die eine nur in eine Richtung wirkenden Strömungsweg vom zweiten Teil zum Verwendungsort der Flüssigkeit bilden; daß die Konfiguration der Pumpkammern der ersten Auslaßeinrichtung und der flexiblen Trennwand ein Ventil bildet, das eine Verbindung zwischen dem Kondensator und dem ersten Tel nur dann ermöglicht, wenn das Volumen

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BANK: DRESDNER BANK, HAMBURG, 4 0304« (BLZ 200 800 00) · POSTSCHECK: HAMBURG 147607-200 · TELEGRAMM: SPECHTZIES

Glawe, DeIfs, Moll S Parcner - ρ 8759/73 - Seite 2 2817918

des ersten Teils ein vorbestimmtes Volumen überschreitet; und daß der Kondensator auf einem Druck gehalten wird, der kleiner als der Druck des Mediums bei der zweiten Einlaßeinrichtung ist.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Erwärmen der Treibflüssigkeit Mittel enthalten, die die Wärme aus der zu pumpenden Flüssigkeit aufnehmen«
3. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator Einrichtungen für die übertragung der Wärme vom Treibmittel auf die zu pumpende Flüssigkeit aufweist.
4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen zur Regulierung des Flüssigkeitsstromes durch die zweite Ausgangseinrichtung aufweist.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß sie Stromstabilisatoreinrichtungen aufweist, die den Strom der Flüssigkeit durch die zweite Ausgangseinrichtung hindurch regulieren.
6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromstabilisatoreinrichtungen einen Flüssigkeitsströmungskanal mit durchlöcherten Wänden, die Einlaß- und Auslaßteile bilden und durch eine undurchlässige Trennwand voneinander getrennt sind, aufweisen und daß federnd elastischer Werkstoff im wesentlichen den Kanal umschließt und so angeordnet ist, daß wenn der Werkstoff in Ruhestellung ist, ein Strömungsweg außerhalb de» Kanals von den Durchlöcherungen im Einlaßteil her, entlang der äußeren Wand des Kanals und durch die Durchlöcherungen im Ausgangsteil des Kanals hindurch , gebildet wird, und daß der durch

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die gepumpte Flüssigkeit ausgeübte Druck in Strom richtung den Werkstoff veranlaßt, von den äußeren Wänden des Kanals zurückzuweichen, und dabei den Strömungsweg auszuweiten.

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