DE3331933A1 - Vorrichtung zur umwandlung von sonnenwaerme in mechanische und/oder hydraulische energie - Google Patents

Vorrichtung zur umwandlung von sonnenwaerme in mechanische und/oder hydraulische energie

Info

Publication number
DE3331933A1
DE3331933A1 DE3331933A DE3331933A DE3331933A1 DE 3331933 A1 DE3331933 A1 DE 3331933A1 DE 3331933 A DE3331933 A DE 3331933A DE 3331933 A DE3331933 A DE 3331933A DE 3331933 A1 DE3331933 A1 DE 3331933A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
medium
components
cooling
mechanical
hydraulic energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE3331933A
Other languages
English (en)
Inventor
Wolf 8023 Pullach Klemm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE3331933A priority Critical patent/DE3331933A1/de
Publication of DE3331933A1 publication Critical patent/DE3331933A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G6/00—Devices for producing mechanical power from solar energy
    • F03G6/06—Devices for producing mechanical power from solar energy with solar energy concentrating means
    • F03G6/061—Parabolic linear or trough concentrators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
    • F03G7/061—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element
    • F03G7/06112—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element using the thermal expansion or contraction of enclosed fluids
    • F03G7/06113—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element using the thermal expansion or contraction of enclosed fluids the fluids subjected to phase change
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
    • F03G7/061—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element
    • F03G7/06114—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element using the thermal expansion or contraction of solid materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
    • Y02E10/46—Conversion of thermal power into mechanical power, e.g. Rankine, Stirling or solar thermal engines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

331933
Vorrichtung zur Umwandlung -yon Sonnenwärme in mechanische und / oder hydraulische Energie,
Erfinder: Wolf Klemm, Yiesenweg 4,8023 Pullach, T.089-7930531 Beschreibung.
I. Bekanntes t
Vorrichtungen zur Ausnutzung der" in der Sonnenstrahlung enihal= tenen Energie sind in grosser Zahl bekannt. Sie reichen vom einfachen Brennglas über durch Brennspiegel beheizte Kochappa= rate, sonnenbeheizte Dampfkessel, mittels Sonnenwärme erzeugte und in Kanälen aufsteigende T/armluftströme, die mittels windbe= triebener Generatoren Strom erzeugen, bis hin zur Stromerzeugung auf der Basis der Solarzellentechnik.
Vorrichtungen aber, bei denen die ¥ärmestrahlung der Sonne über die thermisch bedingten Längen-und VolumensVeränderungen, denen fast alle Stoffe unterliegen, direkt in mechanische oder mechanisch nutzbare Energie umgesetzt und zum Antrieb· von Maschi= nen verwendet wird, sind bisher m.¥. nicht bekannt.
II.' Aufgabe der Erfindung :
Vor diesem Hintergrund ist es deshalb sinnvoll, Vorrichtungen zu entwickeln, mit deren Hilfe diese Energie, die auf dem Verhalten von Stoffen beim Einwirken von unterschiedlichen Temperaturen be= ruht, direkt genutzt werden kann.
III. Neues ;
Die Eigenschaften von Stoffen, sich bei Einwirkung von unter= schiedlichen Temperaturen auszudehnen bzw. sich zusammenzuziehen, ist seit langem bekannt und weitgehend tabellarisch aufgelistet.
Hier einige Beispiele für "lineare Ausdehnungskoeffizienten ei":
Nickelstahl = 1,5 χ 10~6 Gusseisen = 10,5 x 10" Aluminium = 23,8 χ 10~6
Zink = 30,0 χ 1 o"°
COPY i
Nun einige Beispiele für" "kubische Ausdehnungskoeffizienten!«-";
Wasser = 0,00018 Quecksilber = 0,00018 Glyzerin = 0,0005 Petroleum = 0,001 Äther = 0,0016.
Diese paar Beispiele zeigen, dass bei aller Unterschiedlich= keit die linearen bzw» kubischen Dimensionsveränderungen, be= zogen auf die Gesamtgrösse des aus einem bestimmten Stoff be= stehenden Körpers, stets relativ gering sind.
Dagegen ist die Kraft, mit der diese Dimensionsänderungen ein= hergehen, ausserordentlich gross, beruht sie doch auf Elementar= vorgängen, die in der atomaren und molekularen Struktur der Stofs= fe begründet ist. Man denke in diesem Zusammenhang nur an die auf Temperatureinwirkung beruhenden Risse in Gebäudefundamenten, an die Bewegungen in den Gleitlagern von Brücken, an die Sprengwir= kung von Eis oder an die Verwerfung von Eisenbahnschienen bei starker Sommerhitze, die alljährlich zu Bahnunfällen führt. Verbindet man, im linearen Bereich mithilfe der Hebelgesetze, im kubischen Bereich unter Anwendung der Verdrängungsgesetze, diese einerseits relativ kleinen Dimensionsänderungen mit der andererseits sehr grossen Kraft,' die ihnen innewohnt, so erge= ben sich hinsichtlich Leistung und Arbeit durchaus praktisch an= wendbare Werte.
Auch zum Antrieb von Maschinen kann dieser, auf der Differenz zwischen "¥arm" und "Kalt" beruhende und mit entsprechenden Vo= lumensveränderungen verbundene Vorgang verwendet werden. Dies insbesondere dann, wenn man hierzu beispielsweise die bisweilen sehr grossen Temperaturdifferenzen zwischen der im Schattenbe= reich hinter einer Mauer herrschenden "Umgebungstemperatur" und der Temperatur betrachtet, die, bei gleichbleibender "Umgebungs= temperatur" ein vor der o.g. Mauer der Sonneneinstrahlung ausgesetzter, möglichst aus einem stark wärmeabsorbierenden Stoff bestehender, mit dunkler Oberfläche ausgestatteter Körper sehr rasch annehmen kann.
So ,erfährt beispielsweise ein'Aluminiumstab von 10,000 Metern Länge bei einer Erwärmung um nur 10°C schon eine Längenaus = dehnung von 0,00238 Metern. In Millimetern ausgedrückt= 2,38mm. Und bei nachfolgender Abkühlung um 10°C wird der Stab wieder um 2,38 mm .kürzer.
Befestigt man das eine Ende dieses Aluminiumstabes (Fig.1) am Punkt A, so führt das andere Stabende bei B, bezogen auf den Festpunkt A und entsprechend der auf den Stab einwirkenden Er= wärmung oder Abkühlung um 10 C, einen Hub von B' nach B1 f von 2,38 mm aus,
In Fig.2 wird ein Beispiel dafür gezeigt, wie Stäbe dieser Art zu Batterien zusammenefügt werden können. In solch einer Batte= rie gibt jeder Einzelstab St seine Längenänderung über eine ¥ip= pe ¥, die unterschiedlich lange Hebelarme hat, an den jeweils nächstfolgenden Stab St weiter. Durch die Summierung der einzel= nen Längenänderungen, verstärkt durch die jeweilige Hebelüber= Setzung, steht am Punkt B letzlich ein sehr beachtlicher Hub von Bf nach BT' zur Abnahme zur Verfügung, Dabei wird zwar, nach dem Hebelgesetz, die ursprünglich bei A ausgehende Anfangskraft durch die Verwendung der Hebel zugun= sten eines grösseren Hubes bei B stark reduziert; da diese Aus= gangskraft aber, wie schon erwähnt, sehr gross ist, kann die Um= setzung unschwer so ausgelegt werden, dass bei B sowohl die ge= wünschte Kraft als auch der gewünschte Hub zur Verfügung stehen, wenn entsprechend viele und entsprechend lange Einzelstäbe St, über ¥ippen ¥ oder Getriebe gelenkig miteinander gekoppelt, in entsprechend grossen Batterien vorgeschaltet werden. Zum Antrieb von Maschinen ist nun noch eine kontinuierlich ab= laufende ¥iederholung der Hubbewegung erforderlich, die durch wechselweise Erwärmung beziehungsweise Abkühlung und dem damit ausgelösten Vorgang der Längenänderung der einzelnen Stäbe St erreicht wird.
Die Geschwindigkeit, mit der solche Längenänderungen ablaufen, hängt vorwiegend von der Intensität der ¥ärmeeinstrahlung, von der Oberflächenbeschaffenheit und Materialstärke der betreffen= den Stäbe sowie vom Absorbtions-bzw. Reflexionsvermögen des Stoffes, aus dem diese Stäbe bestehen, und letztlich von der
COPY !
zur Verfügung stehenden .Temperaturdifferenz zwischen der "Sr= wärmungsphase" und der "Abkühlphase" ab.
Dabei gilt ganz allgemein :
Dunkle Körper mit matter, nicht reflektierender Oberfläche, nehmen beim Auftreffen von Wärmestrahlung, entsprechend ihrem jeweiligen materialbedingten Absorbtionsvermögen, Wärme gut auf und geben diese Wärine bei Abkühlung an der Oberfläche auch
wieder gut ab. .
Helle Körper dagegen,mit glänzender, reflektierender Obergläche, nehmen Wärme schlecht auf; vielmehr werfen sie die auf ihre Oberfläche auftreffende Wärmestrahlung, entsprechend ihrem ho= hen Reflexionsvermögen, wieder zurück, ohne dabei selbst viel Varme zu absorbieren.
Durch Anwendung dieser Eigenschaften lassen sich Vorrichtungen, wie sie zum Beispiel in Fig.3 , Bilder 3a und 3b, gezeigt wer= den, aufbauen, in denen durch ständig wechselnde Temperaturen ständig sich wiederholende Hubbewegungen von B! nach 3'! und· um= gekehrt erreicht werden.
Bild 3a zeigt die "Erwärmungsphase", in der der kühle Stab ST der Einstrahlung von Wärme ausgesetzt ist und sich entsprechend ausdehnt. Er ist hierbei der "Erwärmungsseite", also der Sonnen= seite, zugewandt.
Bild 3b zeigt die "Abkühlphase", in der der warme Stab im Bereich der Schattenzone liegt, also auf der "Abkühlseite", in der er die zuvor aufgenommene Wärmemenge wieder abstrahlen kann. In dieser Phase zieht sich der Stab wieder zusammen.
Diese Längenänderungen können grundsätzlich sowohl als Zug-,als auch als Schub-und Druckbewegungen eingesetzt werden. In den fol= genden Ausführungen wird jedoch nur die Zugbewegung eingehender behandelt, da hierzu dünnwandige Zugstäbe verwendbar sind. Diese haben, im Gegensatz zu starren, dickwandigen Druckstäben, neben dem Vorteil des geringeren Gewichtes auch noch den Vorteil, dass sie bei Temperattirwechsel infolge raschen Aufnehmens und Abgebens von '.'arme rascher Volumensmässig reagieren.
Desweiteren können "Stäbe" in Sinne dieser Abhandlung ein-oder mehrkantige Stäbe, Bänder, Halbrund-oder U-Profile, Rohre, V/in= kel- oder Hohlprofile, Rundstäbe oder Drähte sein - ihr Profil riclrcet sich nach dem jeweiligen Konstruktionskonzept der Vor=
richtungβ
COPY 1
Eine sehr einfache Vorrichtung, die "Erwärmen" und"Abkühlen" der Stäbe, entsprechend ihrem jeweiligen Temperatürzustand, automa= tisch durch "Freigeben" bzw."Abdecken" erreicht, zeigt beispiels= weise Fig. k ( Bild a):
Acht Stäbe St,mit hohem linearem Ausdehnungsverhalten sind in einem starren Rahmen mit niederer linearer Ausdehnung zu einer Batterie so zusammengefasst, dass der Hub am" Punkt B an einem Endhebel C ab= genommen werden kann« Eine Schnäpperkonstruktion SK ist mit dem End= hebel G mittels Seilzug so verbunden, dass diese, entsprechend'dem jeweiligen Erwärmungs- bzw. Abkühlungszustand der Stäbe St, nach links oder nach rechts springt und durch dieses Springen, wieder über Seilzug, eine klappenartige Abdeckung betätigt, die die Stäbe zum jeweils richtigen Zeitpunkt "freigibt" oder "abdeckt"(Bild b). Durch dieses sich ständig wiederholende Spiel führt infolge der sich verlängernden bzw. verkürzenden Stäbe St der Endhebel C im selben Takt die Hubbewegung von C nach C ' und zurück aus. Solche Hubbewegungen lassen sich unschwer zum Antrieb von Maschi= nen der verschiedensten Art verwenden, sodass die erfindungsge= massen "Vorrichtungen zur Umwandlung von Sonnenwärme in mechani= sehe und / oder hydraulische Energie" der Einfachheit halber als "Sonnenwärmemotoren" bezeichnet werden können.
In der Darstellung Fig. K wird der eine Weg dieser Eubbewegung von der Rückholfeder F besorgt. Das Spannen dieser Feder erfordert aber Kraft, die den Tfirkungsgrad der Maschinen verkleinert. Um dies zu vermeiden, können auch zwei Batterien, wie in Fig,5 ge=
,so,
zeigt, zu einer einzigen MaschineYzusammengebaut werden, dass z.B. die "linke" Hälfte gerade dann "abdeckt", wenn die "rechte" Hälfts ihre Stäbe gerade "freigibt" und umgekehrt. Auf diese ¥eise kann unter Verwendung eines steuernden Schnäppers der automatische i-.'ech= sei in der Maschine herbeigeführt werden, ohne dass kraftschluckende Rückholfedern erforderlich sind. Der Wirkungsgrad wird dadurch natür= lieh ganz erheblich angehoben.Die Seilzugführung zeigt Bild b.
7.±n anderes Konstruktionsprinzip zeigt Pig, 6. Jlior werden zuni "Abdecken" der Stäbe St nicht lclappen-oder lamellsnartige Bau= teile benutzt, sondern innenvers pie gelte I'albrohre HR m±t para= bolspiegelfornigem Querschnitt, dia sich mit Achse Stabmitte so
v.rn die Stäbe drehen, dass sie in der "^rwärmungsphase" (BiIb 6a) die Stäbe St einerseits der Brennglas'-ärlcun» der Sammelprisnen
copy ' , - 6 ~
Sapri aussetzen und zudem andererseits die Stäbe auch .noch von ihrer Rückseite her mittels der von der konkaven Innenverspiege= lung reflektierten Wärmestrahlung aufheizen. Tvährend der nachfolgenden .Abkühlung (Bild 6b) unterbinden die Halb= rohre HH, nun um 180° axial gedreht, die weitere Zufuhr von 17arme= strahlung. Die Stäbe kühlen ab, ziehen sich zusammen und bewirken abschlisssend damit den Beginn der nächstfolgenden Erwärmungs-und Ausdehnungsphase, indem über den Steuerungsmechanismus die nächst= folgende I8o°-Drehung der Halbrohre HR ausgelöst wird.
Eine Intensivierung der Bewegungsabläufe kann durch Beschleunigung des Abkühlvorganges erreicht werden. Dazu werden die Stäbe St ent= weder von aussen oder, wenn sie als Hohlstäbe oder "Rohre ausgebil= det sind, von innen ( und eventuell zusätzlich von aussen ) mit Luft und / oder Tvasser gekühlt.
Tvar bisher die Rede von Vorrichtungen, die auf der Basis der line= aren Ausdehnung funktionieren, so werden nun einige Beispiele von Maschinen vorgestellt, die mit der kubischen Ausdehnung arbeiten. Eine sehr einfach aufgebaute Pumpe ist beispielsweise in Fig.7 dar= gestellt. Sie besteht in Prinzip aus einem Rohr oder Hohlkörper mit gut wärinedämmenden Aussenwänden, in dem vier Räume übereinander an= geordnet sind :
KS = Kühler Saugraum. Er steht in saugender Verbindung mit der zu fördernden Flüssigkeit, zum Beispiel Grundwasser, und ist mit
seiner Oberkante etwa bündig mit O.K. Erdreich. Ti Λ = ISrwärmungsraum« Sr ist der Sonneneinstrahlung ausgesetzt, um
das in seinem Inneren sich befindende Wasser zu erwärmen. KU = Kühlraum, Er ist vor Tvärmeeinstrahlung- gut abgeschirmt; in ihm
kühlt das wasser ab.
SA = Sammelraum. Er dient zur Aufnahme und Veiterleitung des sich in seinem Inneren ansammelnden Wassers.
Ruckschlagventile - hier der Einfachheit halber als kreisrunde Kugel ventile dargestellt - geben den T.-.reg des l-.'asserflusses nur in eine, nach oben gehende, Richtung frei,
^~n Fig. 7 sind, beginnend bei Null, die sechs sich überschneiden= den Phasen dargestellt, nit deren Aufeinanderfolge die Pumpe arbeitet.
0 = Alles Wasser ist kühl,* das gesamte System ist entlüftet.
1 = In WÄ wird das Wasser warm, dehnt sich aus, schiebt deshalb
Wasser nach oben in KÜ und SA.
2 = Das Wasser in WA hat Maximalausdehnung erreicht, nischwarmes
Wasser in KÜ beginnt abzukühlen.
3 = Mischwarmes Wasser in KÜ zieht warmes Wasser aus WÄ nach KÜ
und gleichzeitig kalt©s Wasser aus KS nach WA.
k = Mischwarmes Wasser in WA und KÜ. Mischwarmes Wasser in WA er= wärmt sich weiter und schiebt Wasser nach KÜ und gleichzeitig nach SA.
5 = Mischwarmes Wasser in WÄ wird maximal warm und schiebt Wassernach KÜ und SA.
ό = Mischwarmes Wasser in KÜ kühlt weiter ab und zieht warmes Was .- zzc aus WA nach KÜ sowie kaltes Wasser aus KS nach WA.
Daraufhin beginnt der Ablauf wieder mit 1.
In Fig.8 wird gezeigt , wie mittels geeigneter Konstruktion sowohl der Erwärmungs- als auch der Abkühlungsvorgang beschleunigt werden kann, wobei zur Kühlung neben Luft zusätzlich das hochgedrückte Was= ser ( teilweise oder aber auch in seiner gesamten Menge ), das aus dem Sammelraum SA über die Kühlrippen vom Kühlraum KÜ fliesst, ver= wendet wird.
Die Hubleistung einer solchen Pumpe kann im Falle der Förderung von Wasser nicht über 10 Meter Förderhöhe liegen, da sonst die Wasser= säule abreisst und Dampfblasen bildet.
Die Tatsache, dass unterschiedliche Stoffe sehr unterschiedliche Ausdehnungskoeffizienten haben ( Wasser = 0,00013 und zum Vergleich hierzu Äther = 0,0016 ! ), kann zur Verstärkung der vorgenannten Funktionsabläufe ausgenutzt werden.
Man baut dazu in die Räumt! WÄ und KÜ, also in jene Räume, in denen die Temperaturänderungen Volumens änderungen in der ,eingeschlosse= nen Wassermenge auslösen, Behälter mit dehnbaren Aussenwandungen ein, die mit einem Stoff von hohem Ausdehnungskoeffizienten (z.B. Äther) gefüllt sind (Fig.9) · Erwärmt sich nun das Wasser in T,/Ä, so erwärmt sich auch der im Behälter eingeschlossene Stoff und wird aufgrund seiner grösseren Volumenszunähme die von WÄ nach KU strömende Wass-r=
menge entsprechend vergrössem. Die Vorgänge in KU sind analog dsncn in WÄ; und ebenso sind die Vorgänge in der Abkühlphase dieselben, nun im umgekehrten Sinn wirkend. Siehe hierzu Bild a und Bild b.
COPY ' " G "
3331333
Fig« 10 zeigt schematisch ein weiteres Beispiel dafür, wie die lcu= bische Ausdehnung von Stoffen zur umwandlung von Wärmestrahlung in mechanisch nutsbare Energie verwendet werden kann : In einem geschlossenen Kessel Ke mit gut wärmeaufnehmender Obar= fläche befindet sich ein Stoff von hohem Ausdehnungsvermögen. In den Kessel mündet ein Zylinder ZyI, in dem sich ein Kolben KoI in axialer Richtung linear auf-und ab-bewegen kann; der Kolben steht über Dichtringe in gutdichtender Gleitverbindung zur Innenwandung des Zylinders ZyI, An den freien Enden der Pleuelstange können Ma= schinen angeschlossen werden, die durch diese Kolbenbewegung ange= trieben werden, zum Beispiel Pumpen, ?eder-oder Gewichtswerke und ähnliche Geräte. Der Kessel Ke befindet sich, ähnlich wie in Fig.6 der Zugstab St, in einem innenverspiegelten Halbrohr, das, je nach der erforderlichen "Erwärrnungs-" oder "Abkühlphase", den Kessel dor Wärmestrahlung aussetzt (Bild 1Oa) oder ihn zur Abkühlung abschirmt, wie in Bild 10b gezeigt. Auch hier kann die jeweils um 18O° erfor= derliche Drehung mittels automatisch arbeitender Steuerung, wie im vorderen Teil bereits beschrieben, durchgeführt werden.
Fig.11 schliesslich zeigt ain Beispiel dafür,.wie sich in Kombina= tion des "linearen Systems" mit dem "kubischen System" Maschinen zu= sammensetzen lassen, in denen die thermisch bedingten Volumensände= rungen von Stoffen zur Umwandlung von Wärmestrahlung der Sonne in mechanische Energie ausgenutzt werden kann. Die "Erwärmungsphasen" und "Abkühlphasen" lassen sich auch hier, wie schon beschrieben, mit relativ einfachen Klappen-oder Lamellensystemen automatisch steuern.
IV. Anwendung, Wirkungsgrad, Umweltbelastung und Wirtschaftlichkeit. Die zuvor beschriebenen Vorrichtungen zur Umwandlung von Sonnenwärme in mechanische Energie sind, da sie ausschliesslich von Sonnenwärne angetrieben werden, abhängig von möglichst gleichmässiger und star= ker Sonneneinstrahlung und deshalb insbesondere zum Einsatz in heissen, regenarmen Gebieten· geeignet. Dort können sie zum Antrieb von Wasserpumpen und ähnlichen Anlagen eingesetzt werden» Sie verursachen keinerlei Umweltbelastung und haben, trotz ihres vergleichsweise ho= hen Leistungsgewichtes, einen aussergewöhnlich hohen Wirkungsgrad, be zogen auf ihre Betrsibskosten. Da ihr Betrieb weder Treibstoffkosten verursacht noch Kraftstoff-oder Stromleitungen benötigt, sind diese "Sonnenmotoren" auch hinsichtlich ihrer Wirtschaftlichkeit kaum zu überbieten.
COPY ]
, -4Λ-
- Leerseite -

Claims (8)

  1. Vorrichtung zur Umwandlung von Soimenwärme in mechanische und /
    oder hydraulische Energie,
    Erfinder: "Wolf Klemm, Wiesenweg 4, 8023 Pullach T.089-7930531
    Patentansprüche.
    Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenwärme in mechanische und/ oder hydraulische Energie, dadurch gekennzeichnet, dass diese Vor= richtung aus Bauteilen zusammengesetzt ist, deren Baustoffe unter= schiedlich grosse lineare und/oder kubische Ausdehnungskoeffizien= ten haben, und bei der diese Bauteile so einander zugeordnet sind, dass die aus den mittels Temperatüränderungen hervorgerufenen Mass= Veränderungen sich ergebenden Massdifferenzen der Bauteile - mittels Hebel-und/oder Verdrängungsvorrichtungen entsprechend vergrössert als Hubbewegungen mechanisch und/oder hydraulisch genutzt werden können.
  2. 2. Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenwärme in mechanische und/ oder hydraulische Energie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwendung der linearen Ausdehnung ein (oder mehrere ) Sau= teil(e) verwendet wird (werden), der (die) unter der Einwirkung von Temperaturänderungen lineare Formveränderungen in Längsrichtung aus= führt (ausführen), die als Schub-oder Zugbewegungen an ihm (ihnen) abnehmbar sind und die zusätzlich über Hebel-und/oder Getriebeüber= Setzungen vergrössert werden können,
  3. 3. Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenwärme in mechanische und/ oder hydraulische Energie; nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anwendung der linearen und der kubischen Ausdehnung die Vor= richtung eine oder mehrere Kammern besitzt, in denen ein' flüssiges oder gasförmiges Medium so eingeschlossen ist, dass es, entsprechend seinem Verhalten bei Wärmeeinwirkung, sich ausdehnen, und in einen oder mehrere angeschlossene Kammerteile, z.B. in Zylinder, strömen kann, um dort einen oder mehrere Kolben nach aussen zu drücken, oder bei Abkühlung sich zusammenzieht und dabei auch den oder die Kolben wieder nach innen zieht, sodass durch wechselnde Temperatur= einwirkung auf das eingeschlossene Medium entsprechende Hubbewegun= ges des oder der Kolben ausgelöst werden. * ''
  4. 4, Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenwärme in mechanische und/ oder hydraulische Energie nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dasa bei Anwendung der kubischen Ausdehnung ein in eine Kammer ein= geschlossenes flüssiges oder gasförmiges Medium sich bei Erwärmung ausdehnt und nur durch ein (oder mehrere) Auslassventil(e) seine Volumenszunähme aus der Kammer verdrängen kann, dasselbe eingeschlossene Medium aber bei Volumensverkleinerung bei Abkühlung das nun fehlende Medium nur durch ein ( oder mehrere ) Einlas sventil(e) in die Kammer nachsaugen j kann, wodurch bei wech = selnder Temperatureinwirkung das in der Kammear eingeschlossene Me= dium pro Temperaturwechsel eine Hubbewegung von der Einlasseite zur Auslasseite ausführen und dabei eine seiner jeweiligen Volumens= veränderung entsprechende Menge Medium ansaugen bzw. ausschieben muss .
  5. 5. Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenwärme in meschanische und/ oder hydraulische Energie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstärkung der in den Ansprüchen 3 und h genannten Strömungsvorgänge in oder an der (oder den) Kammer(n) sich neben dem zu bewegenden oder zu fördernden ersten Medium ein zweites Me= dium mit ein— oder angeschlossen ist, das einen höheren Ausdehnungs= koeffizienten als das I.Medium besitzt^ dieses 2.Medium befindet _ sich in oder an jeder Kammer in einem ddchtschliessenden, jedoch die Volumensänderung des in ihm eingeschlossenem 2.Mediums nach auasen auf das 1.Medium übertragenden, elastischen oder auf Zylinder-Kol= benbasis arbeitenden Ausdehnungsgefass mit gut wärmeleitenden Aus= senwandungen, sodass auf das 1.Medium einwirkende Temperaturänderun= gen sich auch schnell auf das 2.Medium übertragen, das dann, infol= ge seiner grösseren Volumensänderung, das sich volumensmässig weni= ger stark verändernde I.Medium bei Erwärmung durch das (oder die) Auslassventil(e) der Kammer in entsprechend grösserer Menge aus= schieben bzw. bei Abkühlung in entsprechend grösserer Menge durch das ( die ) Einlassventil(e) der Kammer ansaugen kann.
  6. 6.. Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenwärme in mechanische und/ oder hydraulische Energie nach den Ansprüchen 1 mit 5> dadurch ge= kennzeichnet, dass zur automatischen Steuerung des Wechselspieles zwischen "Srwärmungaphase" und "Abkühlphase" von den Hubbewegungen der Maschine bewegte Seilzüge und/oder Gestänge dienen, die über
    copy v
    schnäpperartige Schalter, die die klappen-, lamellen- oder roh= renartigen Abdeckungen gegen die Wärmeeinstrahlung in der Weise mit Verzögerung bzw. Beschleunigung bewegen, dass immer gerade dann, wenn beispielsweise die kühlen, also nachfolgend zu erwär= menden Bauteile im Schattenbereich liegen und infolge der voraus= gegangenen Abkühlung ihre "Minimalausdehnung" erreicht haben, schlagartig zur "Erwärmungsseite" hin "öffnen" und die oben genann= ten Bauteile dann solange der Wärmeeinstrahlung ausgesetzt bleiben, bis nach Erreichen der "Maximalausdehnung" der Bauteile die Ab= deckungen wieder schlagartig "schliessen", weitere Erwärmung unter= binden und die warmen Bauteile wieder im Schattenbereich, also auf der "Abkühlseite" liegend, dort ihre Wärme abstrahlen können und 3-ich dabei zusammenziehen.
    Die Steuerung der oben genannten Vorgänge kann ausserdem auch z.B. mechanisch über Bimetallantrieb, auf hydraulischem oder pneumati= schein,odÄr aber auch auf elektromagnetischem Wege betrieben werden.
  7. 7· Vorrichtungen zur Umwandlung von Sonnenwärme in mechanische und/ oder hydraulische Energie nach den Ansprüchen 1 mit 6,dadurch gekenn= zeichnet, dass zur Intensivierung des Erwärmungsvorganges brennglas= artige Sammelprismen so angeordnet sind, dass ihre Brennpunkte an der - bezogen auf die Richtung der einfallenden Wärmestrahlung - Luvseite der zu erwärmenden Bauteile wirksam werden und / oder dass parabol= spiegelförraig gewölbte, konkave Reflektionsflachen einfallende War= mestrahlung auch von Lee her auf die Rückseite der zu erwärmenden Bauteile werfen.
  8. 8. Vorrichtung zur Umwandlung von Sonnenwärme in mechanische und/ oder hydraulische Energie nach den Ansprüchen 1 mit 7> dadurch ge= kennzeichnet, dass zur Intensivierung des Abkühlvorganges die auf der Schattenseite liegenden Oberflächen der abzukühlenden Bauteile Kühlrippen und/oder Kühlflächen aufweisen, an denen in Luftkanälen entsprechend geführte Kühlluft entlangstreichen und/oder über die ein kühlendes Medium, z.B. Wasser, fliessen kann, um auf diesem We=: ge die Abfuhr der von den erwärmten Bauteilen abgestrahlten. Wärme= menge zu beschleunigen, wobei zu diesem Zweck die abzukühlenden Bau= teile auch als Hohlkörper ausgebildet sein können, damit kühlende flüssige oder gasförmige Medien, z.B. Wasser oder Luft, auch an den Iruienwänden der Bauteile wirksam werden können.
DE3331933A 1983-09-05 1983-09-05 Vorrichtung zur umwandlung von sonnenwaerme in mechanische und/oder hydraulische energie Withdrawn DE3331933A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3331933A DE3331933A1 (de) 1983-09-05 1983-09-05 Vorrichtung zur umwandlung von sonnenwaerme in mechanische und/oder hydraulische energie

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3331933A DE3331933A1 (de) 1983-09-05 1983-09-05 Vorrichtung zur umwandlung von sonnenwaerme in mechanische und/oder hydraulische energie

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3331933A1 true DE3331933A1 (de) 1985-03-21

Family

ID=6208235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3331933A Withdrawn DE3331933A1 (de) 1983-09-05 1983-09-05 Vorrichtung zur umwandlung von sonnenwaerme in mechanische und/oder hydraulische energie

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3331933A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1564407A1 (de) * 2004-02-17 2005-08-17 Waldemar Seidler Motor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1564407A1 (de) * 2004-02-17 2005-08-17 Waldemar Seidler Motor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1017933A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum transfer von entropie mit thermodynamischem kreisprozess
DE69735104T2 (de) Thermischer-hydraulischer motor
DE102005013287B3 (de) Wärmekraftmaschine
DE19507511C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Umwandeln von Strahlungsleistung, insbesondere Sonnenstrahlung, in mechanische Leistung
DE69325598T2 (de) Wärmemaschine und wärmepumpe
DE2109891B2 (de) Thermodynamische Maschine als Kältemaschine oder Wärmemotor
DE3015815A1 (de) Heissgasmotor
DE4336975A1 (de) Energieerzeugungseinrichtung
DE3017641A1 (de) Modul zum aufbau eines doppeltwirkenden stirling-vierzylindermotors
EP0607154A1 (de) Energiewandler nach dem prinzip des heissluftmotors.
DE3331933A1 (de) Vorrichtung zur umwandlung von sonnenwaerme in mechanische und/oder hydraulische energie
WO2009086823A2 (de) Stirlingmotor sowie verfahren zur anwendung eines stirlingmotors
DE102010017943A1 (de) Wärmekraftmaschine mit isochor-isobarem Kreisprozess
DE19742677A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von Sonnenenergie oder Wärmequellen zur Transformation von Entropie
EP1509690B1 (de) Verfahren und einrichtung zur umwandlung von wärmeenergie in kinetische energie
DE2908694C2 (de) Solarthermisch betriebene Wasserpumpe
DE19742660A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Nutzung von Sonnenenergie oder Wärmequellen zur Transformation von Entropie
WO2015165581A2 (de) Verfahren und wärmekraftmaschine zur nutzbarmachung von abwärme oder geothermischer wärme zur erzeugung von elektrischer energie
DE102009008912A1 (de) Wärmekraftmaschine
DE19742640A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Transformation von Entropie
DE202007018776U1 (de) Dampf-Motor mit rotierenden Dampfeinlass- und auslassrohren
DE102006058812A1 (de) Sonnengenerator
AT500640B1 (de) Verfahren und einrichtung zur umwandlung von wärmeenergie in kinetische energie
DE2756093A1 (de) Waermekraftmaschine
DE102005015169A1 (de) Dynamischer Energiespeicher

Legal Events

Date Code Title Description
8139 Disposal/non-payment of the annual fee