DE3336407A1

DE3336407A1 - Solarmotor

Info

Publication number: DE3336407A1
Application number: DE3336407A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Sorelec
Current assignee: Sorelec
Priority date: 1982-10-07
Filing date: 1983-10-06
Publication date: 1984-04-12
Also published as: GB2128321B; GB8326269D0; PT77438B; CH654878A5; MA19923A1; IT8323164A0; PT77438A; NZ205820A; GB2128321A; BR8305537A; ES8405898A1; FR2534322A1; JPS5990776A; AU1990683A; MX157145A; BE897858A; ES526239A0; IT1212091B

Description

U.Z. 820.45

SORELEC
La Motte Saint Euverte Saint Jean De Braye (Loiret) Frankreich

SOLARMOTOR

Die Erfindung betrifft einen Solarmotor, der die thermodynamische Energie mit Hilfe eines thermodynamischen Mediums in geschlossenem Kreislauf in mechanische Energie umwandelt und im wesentlichen aus einem Verdampfer und einem Kondensator besteht, die mit einer mechanischen Vorrichtung verbunden sind, welche durch die thermodynamische Energie des Mediums betätigt wird und aus einer einzigen in sich starren Bewegungseinheit besteht, deren wechselweise Bewegung unter dem Einfluß der Druckdifferenz zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator am Ende der Bewegung diese Druckdifferenz ausgleicht, wobei die mechanische Vorrichtung im wesentlichen ein mit einer horizontalen Kippachse fest verbundenes Rohr enthält, das den Innenraum des Verdampfers mit dem Innenraum des Kondensators in Verbindung bringt, wobei die Wand des Rohrs dicht mit der Wand.des Verdampfers sowie mit der Wand des Kondensators verbunden ist und das Rohr tief ins Innere des Verdampfers eindringt, wogegen es nicht ins Innere des Kondensators eindringt.

Insbesondere betrifft die Erfindung einen Solarmotor zur Leistung mechanischer Arbeit, z.B. zum Pumpen von Wasser, für Berieselungs-

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anlagen u.s.w., oder auch zur Erzeugung elektrischer Energie.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor der eingangs genannten Art zu schaffen, der insbesondere in der Lage ist, unter Ausnützung der Kälte- und Wärmereserven einer Kältequelle und einer Wärmequelle zu arbeiten, unabhängig von kurzzeitigen KlimaSchwankungen (Tag/Nacht)_f Änderungen der Sonneneinstrahlung im Verlauf des Tages u.s.w., und der eine sehr regelmäßige Arbeitsleistung liefert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der ■ Motor einen Kondensator mit einer großen Oberfläche für den Wärmeaustausch mit der Luft enthält, daß der Verdampfer eine Trennwand enthält, die den Boden des Verdampferkessels in zwei Kammern unterteilt, wobei das.Rohr, das den Verdampfer mit dem Kondensator verbindet, tief in eine der Kammern mündet und die andere Kammer einen Wärmetauscher für das thermodyna-' mische Medium enthält.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Verdampfer aus einem Rohrbündel, das mit der Luft in Berührung steht.

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Verdampfer aus einem quaderförmigen Gehäuse besteht, dessen äußere Fläche dergestalt verformt ist, daß sie größer ist als die entsprechende ebene Fläche.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Verdampfer eine zylindrische Form mit ausgewölbtem Boden auf. 30

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist der Verdampfer Quaderform mit abgerundeten Bodenflächen auf.

In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung besteht der Verdämpfer aus einem Wärmeisoliermaterial oder ist mit einem

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Wärmeisoliermaterial umgeben, und der Kondensator besteht aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit.

Anhand der Figuren werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Funktionsdiagramm des Motors gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 3 eine Einzelheit des Verdampfers des Motors von Fig. 2,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform der Erfindung in zwei verschiedenen Stellungen,

Fig. 6 zwei Ausführungsformen eines Verdampfers, und 7

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht der Motor aus einem beweglichen Teil oder Schwinghebel, der aus einem durch eine Wanne 1 gebildeten Verdampfer I und aus einem Kondensator II besteht, der durch ein Volumen 2 mit verhältnismäßig großen Abmessungen gebildet ist, um eine große Fläche für den Wärmeaustausch mit der .Umgebungsluft zu bilden; der Verdampfer I ist mit dem Kondensator II durch ein Verbindungsrohr 3 verbunden, das tief in die Wanne 1 des Verdampfers I einmündet. Die Wanne 1 enthält an ihrem Boden eine Querplatte 4, welche den Boden der Wanne 1 in zwei Teile 5 und 6 unterteilt, die voneinander getrennt sind und nur miteinander in Verbindung stehen, wenn der Flüssigkeitsstand die Höhe der Trennwand überschreitet. Der Teil 31 des Verbindungsrohrs mündet in den Teil 5 der Wanne 1, wogegen der Teil 6 der Wanne 1 einen Wärmetauscher 7 enthält, der an eine Wärmequelle 8 über eine Eintrittsleitung 9 und eine Austrittsleitung 10 angeschlossen ist.

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Schematisch besteht das Volumen 2 des Kondensators II aus einem Rohrbündel 11, 12,13, 14 das am unteren Teil mit einem Verbindungsrohr 15 und am oberen Teil mit einem Verbindungsrohr 16 verbunden ist. Das Verbindungsrohr 15 mündet seinerseits in j

den Teil 32 des Rohrs 3. \

Im Inneren des Volumens 2 des Kondensators II ist ein Wärmetauscher 17 vorgesehen, der schematisch durch eine durchgehende I Linie dargestellt ist, die von einer Eintrittsleitung 18 zu einer Austrittsleitung 19 verläuft, die beide an eine Kältequelle 20 angeschlossen sind. Die Rohrteile 31 und 32 sind miteinander durch eine Flanschverbindung 33 verbunden, die mit einem Isolierteil 34 versehen ist, um den Wärmeaustausch durch Wärmeleitung zwischen dem Rohrteil· 31 auf der Seite des Verdampfers (warmer Teil) und dem Rohrteil 32 auf der Seite des Kondensators (kalter Teil) zu vermeiden.

Die damit gebildete Dreheinheit schwenkt um eine Achse 21, welche die Gleichgewichtsachse bildet.
20

Die Wanne 1 enthält ein thermodynamisches Medium, das unter der Einwirkung der vom Wärmetauscher 7 abgegebenen Wärme verdampft. Der Druck der Gasphase oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in der Wanne 1, die nicht entweichen kann, solange der Flüssigkeitsspiegel über der Öffnungsebene des Rohrteils 31 in der Wanne 1 liegt, drängt die Flüssigkeit zurück, die in den Rohrteil 31 und dann in den Rohrteil 32"steigt und die Gesamtein- ^_n heit zum Kippen bringt, wobei die Wanne 1 des Verdampfers angehoben wird. Beim Erreichen einer gewissen Kippstellung gibt der Flüssigkeitsspiegel in der Wanne 1 die Öffnung des Rohrteils 31 frei,so daß das Gas durch die Rohrteile 31, 32 aufsteigt und in den Kondensator gelangt. Gleichzeitig kehrt die Flüssiger keitssäule in die Wanne 1 zurück, und das Gas kondensiert im Kondensator. Die Dreheinheit kippt dann in umgekehrter Richtung, um in ihre Ausgangsstellung zurückzukommen.

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Es ist wichtig, daß die Amplitude der Kippbewegung groß ist. Daher ist der Boden der Wanne 1 durch die Trennwand 4 in zwei Teile 5 und 6 unterteilt, so daß im Verlauf der ersten Betriebsphase die Flüssigkeitssäule hoch genug in den Kondensator steigen und ein bedeutendes Ungleichgewicht hervorrufen kann, bevor sie sich über den Flüssigkeitsspiegel hebt, d.h.bevor der Flüssigkeitsspiegel im Teil 5 der Wanne 1 die Öffnung 35 des Rohrteils 31 freigibt. Die Bewegung in entgegengesetzter Richtung muß übrigens so schnell wie möglich erfolgen, und die Abwärtsströmung der Flüssigkeit darf nicht durch die in der Wanne 1 enthaltene Flüssigkeit behindert werden, was dadurch gewährleistet wird, daß die Flüssigkeit hinter der Trennwand in der Kammer 6 im Verlauf dieser zweiten Bewegungsphase der Dreheinheit zurückgehalten wird.

Fig. 2 und 3 zeigen eine andere Ausführungsform eines Motors gemäß der Erfindung.

Diese Ausführungsform besteht aus einem Gestell 40, das die Motorwelle 41 trägt, an der die oben beschriebene Dreheinheit durch einen Bügel 42 befestigt ist. Diese Dreheinheit besteht aus einem Verdampfer 43 von zylindrischer Form mit ausgewölbtem Boden 44, aus einem Kondensator 45, der durch ein Rohrbündel gebildet ist., und aus einem Verbindungsrohr 46. Der Verdampfer 43 mit dem entsprechenden Teil des Verbindungsrohrs 46 einerseits und der Kondensator 45 mit seinem Teil des Verbindungsrohrs 46 andererseits sind untereinander durch eine isolierende Verbindung 47 verbunden, die den Wärmeaustausch durch Wärmeleitung zwischen dem Verdampfer 43 und dem Kondensator 45 verhindert.

Fig. 3 zeigt ein Detail des Verdampfers 43, insbesondere die Trennwand 48, die der Trennwand 4 von Fig. 1 entspricht, und das Rohr 46, das in die Kammer hinter der Trennwand 48 mündet.

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Fig. 4 und 5 zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung in zwei verschiedenen Stellungen. Dieser Motor entspricht im wesentlichen dem Motor von Fig. 2. Er besteht aus einem Verdampfer 50 in Quaderform mit abgerundeten Endflächen, aus einem Kondensator 51, der durch ein Rohrbündel gebildet ist, und aus einem Verbindungsrohr 52, das den Verdampfer 50 mit dem Kondensator 51 verbindet. Der Verdampfer 50 enthält eine Trennwand 53, die der Trennwand 4 entspricht, und einen Wärmetauscher 54. Der Kondensator 51 ist mit einem Kühlungs-Wärmetauscher 55 versehen. Der Verdampfer und der Kondensator sind durch eine isolierende Verbindung 56 voneinander getrennt. Die Gesamteinheit ist fest mit einer Abtriebswelle 57 verbunden, welche die Bewegung nach außen leitet.

Die in Fig. 4 gezeigte Stellung entspricht dem Ansteigen der Flüssigkeitssäule in Richtung des Pfeils A im Rohr 52 bis in den Kondensator 51. Die Stellung 5 zeigt die Kippstellung, die der Rückkehr der Dreheinheit in die Stellung von Fig. 4 entspricht, infolge des Rückflusses der Flüssigkeitssäule durch das Rohr 52 in die Wanne des Verdampfers 50 in Richtung des Pfeils B.

Im Gegensatz zur Ausführungsforn von Fig. 2 und 4, bei welcher der Kondensator 45, 55 aus einem Rohrbündel besteht, sind bei der Ausführungsform von Fig. 6 und 7 die Kondensatoren 60 und 70 vollwandige Gehäuse mit gewellter Außenfläche 61, 71, um die Fläche für den Wärmeaustausch mit der Luft zu. vergrößern.

Allgemein gesehen ist der Verdampfer aus Isoliermaterial hergestellt oder mit einem Isoliermaterial umgeben, um die Wärmeverluste einzuschränken. Umgekehrt besteht der Kondensator aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, um den Wärmeaustausch mit der Luft zu fördern.

Der Kühlungs-Wärmetauscher 11, 55 (Fig. 1, 4) kann über den Kondensator 2, 51 hinausreichen und teilweise bis in das Verbindungsrohr 32, 52 in denjenigen Teil dieses Rohrs hinunterragen, der bezüglich der isolierenden Verbindung 33, 56 auf der Seite des Kondensators liegt.

Die Wärmequelle 8, die den Verdampfer speist, ist vorzugsweise eine Reserve eines warmen Wärmeaustauschmediums, das seine Wärme z.B. von Sonnenkollektoren erhält. Die Reserve der Wärmequelle 8 wird vorzugsweise derart gewählt, daß der Motor Tag und Nacht im Dauerbetrieb gespeist werden kann.

Die Kältequelle 20 ist vorzugsweise eine Kaltwasserquelle, die sich aus Kälteanlagen, z.B. mit Sonnenenergie, ergibt.

Der Motor gemäß der Erfindung ist insbesondere für abgelegene Orte ohne elektrische Versorgung bestimmt, um die Möglichkeit eines autonomen Betriebs zu gewährleisten, wobei mechanische Energie eine Wasserpumpe zur Förderung von Berieselungswasser u.s.w. oder auch einen elektrischen Stromerzeuger antreibt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

10

15

20

Solarmotor, der die thermodynamische Energie mit Hilfe eines thermodynamischen Mediums in geschlossenem Kreislauf in mechanische Energie umwandelt und im wesentlichen aus einem Verdampfer und einem Kondensator besteht, die mit einer mechanischen Vorrichtung verbunden sind, welche durch die thermodynamische Energie des Mediums betätigt wird und aus einer einzigen in sich starren Bewegungseinheit besteht, deren wechselweise Bewegung unter dem Einfluß der Druckdifferenz zwischen dem Verdampfer und dem Kondensator am Ende der Bewegung diese Druckdifferenz ausgleicht, wobei die mechanische Vorrichtung im wesentlichen ein mit einer horizontalen Kippachse fest verbundenes Rohr enthält, das den Innenraum des Verdampfers mit dem Innenraum des Kondensators in Verbindung bringt, wobei die Wand des Rohrs dicht mit der Wand des Verdampfers sowie mit der Wand des Kondensators verbunden ist und das Rohr tief ins Innere des Verdampfers eindringt, wogegen es nicht ins Innere des Kondensators eindringt, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor einen Kondensator (2, 51, 61 71) mit einer'großen Oberfläche für den Wärmeaustausch mit der Luft enthält, daß der Verdampfer (1, 43, 50) eine Trennwand enthält, die den Boden des Verdampferkessels in zwei Kammern unterteilt, wobei das Rohr

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-■2 -

(31, 46, 52), das don Verdampfer mit dem Kondensator ver- ! bindet, tief in eine der Kammern mündet und die andere Kammer ; einen Wärmetauscher (7, 54) für das thermodynamische Medium ;

enthält. ~ j

!
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ver- j dämpfer (2) aus einem Rohrbündel (11, 12, 13, 14) besteht,

das mit der Luft in Berührung steht. I
3. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der !

Verdampfer (60, 7o) aus einem quaderförmigen Gehäuse besteht, dessen äußere Fläche dergestalt verformt ist, daß j

i sie größer ist als die entsprechende ebene Fläche. I
4. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Verdampfer (1, 43) zylindrische Form mit ausgewölbtem
Boden aufweist.
5. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Verdampfer (50) Quaderform mit abgerundeten Bodenflächen

aufweist.
6. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der
Verdampfer aus einem Wärmeisoliermaterial besteht oder

mit einem Warmeisoliermaterial umgeben ist, und daß der
Kondensator aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit besteht. ■

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