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Verfahren zur Umwandlung von potentieller Energie bzw. 9lErr.e-
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energie in Drehenergie (Drehmoment) bzw. n rUrderenergie und Vorrichtung
zu seiner Ausführung Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von potentieller
Energie bzw. Wärmeenergie in Drehenergie (Drehmoment) bzw. Förderenergie und Verfahren
zu seiner Ausführung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Der Erfindungsgegenstand dient zur besseren Ausnutzung der Umweltwärme
bzw. seiner spezifischen Anpassung für Heizkesselanlagen udgl. und hierfür geeignet
konzipierte Motor und Pump- bzw. Verdichtereinheiten, die mit Wärmetauschern zweckmäßig
kombiniert sind und für im geschlossenen Kreislauf geführte Systemkreise eignen,
in welchen ein strömendes Arbeitsmittel, also insbsondere Wasser und Pressluft fließt.
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Zwar haben die Anmelder bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Umsetzung von einer Energieart (Wärme, komprimierte Luft) in eine andere Energieart
(insbesondere zur Förderung eines flüssigen Mediums, wie Wasser oder Druckgas) vorgeschlagen,
DE-Patentanmeldung P 34 o7 950.5.
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Hier werden Zylinderkolbenaggregate auf einer umlaufenden etwa eliptischen
Bahn oder auch Kreisbahn geführt, sind in der Regel einem Auftrieb unterworfen,
durch Gewichte bzw.
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Massenkörper sowie durch Pressluft beeinflußt. Den Kolbenzylinderaggregaten
kann Steuerenergie, z.B. Druckluft zugeführt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche Verfahren
und Vorrichtungen zu verbessern, auch ohne Einsatz von Wasserauftriebskräften dem
Energieumset an dienlich zu machen, einen pneumatischen Mtor besser zu steuern,
insbe-
sondere den Effekt des Wärmetausches besser auszunutzen,
die Bewegung der Massekörper sicherer zu beeinfluen und zu erleichtern und rotierende
Arbeitseinheiten eingangs genannten Art auch als Pumpvorrichungen bzw. Verdichter
besser auszunutzen und zuletzt eine Anzahl von soichen Arbeitseinheiten zweckmäßig
für eine Heizanlage, insbesondere Gebäudebeheizung zusammenzuschalten. Ferner sollen
die Arbeitseinheiten bzw. die Heizanlage mit weniger Primärenergie betrieben werden
und man benötigt eine geringere Wärme bzw. Druckdifferenz zum Betrieb, insbesondere
in Verbindung mt einer oder mehreren Umwelt-Heißllft- bzw.
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Druckquellen. Die Bauteile und Arbeitseinheiten eignen sich besser
zur Serienfabrikation und sind besser an vorhandene Heizkessel und Wärmetauscher
anpassbar.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches
1 angegebene Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Varianten der Erfindung sind in den
Unteansprchen, insbesondere im Unteranspruch 20 dargestellt.
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Ausführungsformen der Erfindung sinn in der Zeichnung der gestellt
und wesen im folgenden näner erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Ansicht in Längsrichtung
der Kraftmaschine, ne, Pumpenvorrichtung, Wärmetauschereinrichtung und zum Tel Wärme-
und Druckspeicher Fig. 2 eine stirnseitige Ansicht auf einen durch den mittleren
Bereich gemäß Fig. 1 senkrecht gelegten Schnitt einer ersten Ausgestaltung eines
Toruskörpers als Motor Fig. 3 eineihsicht ähnlich der Fig. 2,aber einer zweiten
Ausgestaltung des ioruskörpers als Verdichter Fig. 4 einen Schnitt durch ein zylinderähnliches
Arbeitsaggregat mit Darstellung der Anordnung und Führung der beweglichen Arbeitselemente
Fig. 5 eine Seitenansicht auf ein der Fig. 4 ähnliches Arbeitsaggregat, bei dem
jedoch die Gewichte für das Gleit-und Fahrwerk außerhalb der mit Arbeitsstoff zu
füllendes Kammer angeordnet sind, mit einer Kolbeneinrichtung Fig. 6 eine um 9o°
geklappte Ansicht der Fig. 1, zum Teil im Schnitt, mit Darstellung der Führungsbauteile
für das Gewichtselement (Massenkörper) Fig. 7 eine um 900 geklappte Ansicht der
Fig. 6 mit Darstellung des Gewichtselementes und der Führungselemente, einer anderen
Ausführungsform Fig. 8 eine Stirnansicht auf ein Gewichtselement mit zugehörigen
Rollörpern in einer Stützplatte und in Zylindern gleitenden Kolben, die eine Verbindung
zu einer Pumpe odgl.
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herstellen
Fig. 9 in Seitenansicht eine Ausführung
des Pumpenmotors rnit an eine Membrankammer angesetztem rohrartigen Verbindungsstück
Fig. lo eine der Fig. 9 ähnliche Ansicht, jedoch mit einer Hilfskolbeneinrichtung
an. der anderen Seite der Membran Fig. 11 eine schematische Darstellung einer mehrere
Vorrichtungen gemäß Fig. 2 bzw. 3 bzw. 9, lo aufweisenden Gebäudeheizanlage zusätzlich
mit dem Heizkessel und den Arbeitskreisen A,B und C, einem Generator und Warmwasserverbrauchern
Fig. 12 eine im wesentlichen die rechte Seite der Fig. :1 darstellenden Anlage,
mit Anschluß der Druckluftheißquelle, gebildet durch mit einer Umweltwärmequelle,
insbesondere Solarquelle kontaktierendem Wärmetauscher bzw. den. Kreis C.
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Gemäß Figuren 1 - 3, die eze Kombination von Kraftschine, Pumpenvorrichtung,
Wärmetauschereinrichtung und teilweise Wärme- und Druckspeicher zeigen, sind diese
Teile in einem geschlossenen Behälter 1 eingebaut, der vorzugsweise eine Doppelwand
11 hat, so daß hier in der Behälterwandung ein Hohlraum gebildet wird. Ferner ist
in den Figuren eine Vorrichtung mit enthalten, die unter Ausnutzung von Wärme und
Gravitation, also Auftrieb bzw. Schwerkraft einerseits und einem Niedertemperaturkreis
andererseits in dem z.B. Luft oder Wasser dampf gekühlt oder erwärmt bzw. verdampft
kondensiert wird, für verschiedene Arbeitseinsätze ausgenutzt wird. Die Kraftmaschine
weist eine in Kugellagern 3 und 3a abgestützte Achse 2 auf; die Lager sind vorzugsweise
außerhalb des Behälters 1 gelagert.
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Um die Achse 2 sind ein oder mehrere zylinderförmige Rohre 4, 5, 5a
so montiert, daß diese durch ein oder mehrere Schraubverbindungen 5b verbunden sind.
Zwischen diesem Rohr q odgl. und der Achse 2 sind leitungsartige Kammern 6 vorhanden,
in dessen Hohlraum ein gasförmiges Arbeitsmittel fließt bzw. aufgenommen ist, wobei
die Enden dieser Rohre zur Achse 2 hin dicht verschraubt sind. Auf der Achse 2 bzw.
dem zylindrischen Rohr 4, 5, 5a ist ein Ringkörper, insbesondere ein Toruskörper
8 fest sitzend verbunden und an dem Toruskörper 8 sind zwei oder mehrere eine Membran
aufweisende
Arbeitsaggregate lo, loa usw. integriert ozw. fest
verbunden, die im einzelnen aus Figuren 4 und 5 ersichtlich sind.
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Ferner sind auf den der Achse 2 zugeordneten Rohren 4 usw.
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Undrehbare hohle Scheibenkörper ba montiert, die.in stopfbuchsenartigen
Lagern 11 - 14 aufgenommen sind; solche Lager sind aus der Pneumatechnik bekannt.
Die Achse 2 und die zugeordneten Rohre sind mit Hilfe der abdichtenden Lagerbuchsen
in diesem Hohlkörper, der gemäß Fig. 1 eine Mehrzahl von axial zueinander abstehenden
Einheiten 8a zeigt, sowie in der Behälterwand 11 gelagert. Der vorzugsweise in der
Mitte liegende Scheibenkörper 8 hat zwischen den zylindrischen Rohren 4 und der
Wandung 11 zum Befestigen und Abdichten dienende Schraubverbindungen so daß der
Toruskörper 8 sich mit der Achse 2 dreht.
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Zwischen den Lagern 11 - 14 sind durch die zylindrischen Rohre 4,
5 gehende Durchbohrungen 7, 7a vorhanden, so daß diese Rohre 4.usw. Leitungen bilden,
die das fließende Arbeitsmittel führen. In der hohlen Wand 11 zwischen Behälter
1 und den nicht drehbaren Scheibenkörpern 8a,b,c sowie die Innenflächen der Behälterwand
sind ein oder mehrere Wärmetauscher nach Art eines Zwischenspeichers, die mit Luft
oder Wasser gefüllt sein können. In zugehörigen hohlen Körpern bzw. Hohlräumen sind
auch geeignete wärmeleitende/ wärmetauschende Bauteile in Form von flächigen Lamellen
lla odgl. vorhanden, auch im Toruskörper d.
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Die Anordnung ist derart getroffen, daß die flachen Ringkörper 8a-c,die
wenigstens teilweise auch als Luftdruckzwischenspeicher dienen, nicht mitdrehen
sondern lediglich die Achse 2 mit den Rohren 4,5 usw. dreht sich in den Lagern und
mit dieser der Toruskörper M. Die hohlen Scheibenkörper 8a haben ferner, Fig. 1,
ein oder mehrere Haltelemente 18,durch welche sie starr mit der Wand des Behälters
1 in Verbindung stehen.
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Ferner weisen Scheibenkörper 8a-c und der Behälter 1 Stutzen bzw.
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Anschlüsse 21, 22 für Wasser bzw. für das jeweilige Arbeitsmittel
auf, uhd sind nach außen abgehende Leitungerl, Rohre
udgl. angeflanscht.
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Es ist ferner aus Fig. 1 + 12 ersichtlich, daß zwischen Achsen und
Kammern der Rohre Lt, 5 bzw. Kammer 6 zum Toruskörper 8 einerseits und den im letzteren
integrierten Arbeitsaggregat lo, loa, lob usw., sowie ferner den hohlen SchelbenkörDen
8a-c ein Durchströmwez des Arbeltsmittels besteht.
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Die Rohre 4 usw. sind über die Achse 2 geschoben und weisen zu diesem
Zweck durchgehende Bohrungen 7, 7a (oder eine Leitungsverbindung) für den jeweiligen
Arbeitsmittelkreislauf auf. Achse 2 weist ein Zahnrad 19, odgl. auf, das dazu dient,
nach außen Kraft abzugeben bzw. von außen ein Antriebsdrehmoment zuzuführen. Statt
des Zahnrades kann eine Anklemmvorrichtung 19a zur Verlängerung der Achse 2 vorhanden
sein.
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Der Behälter 1 ist mit Anschlußleitungen 23, 24 versehen, die an einen
Wärmeträgerkreis gekoppelt sind. Die Wand des Behälters 1 ist nach außen wärmeisoliert,
ferner die Leitungen 23, 2lot, usw., dergleichen die Scheibenkammern 8b-c,sowie
Kammer jl.
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Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die zylindrischen Rohre 4, 5, Sa in
Rohrarme 28 übergehen, die jeweils zu diesem Rohr abgewinkelt sind. Anstelle der
Rohrarme 28 kann auch ein weiterer zylinderartiger Toruskörper oder eine relativ
dünne Scheibe mit Kanälen 28a, vgl. Fig. 1, vorhanden sein und dient dazu, die die
Arbeitsmittel führenden Arbeitsaggregate lo, loa, lob miteinander zu koppeln. Die
Arbeitsaggregate sind insgesamt in dem etwa zylindrischen Toruskörper 8 vorhanden
bzw. zu einer Arbeitseinheit integriert.
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Ferner enthält der Toruskörper 8 eine oder mehrere insich geschlossene,
in diesem Falle Druckluft aufnehmende Abteile, die als Druckluftvorratskammern 31,
vgl. Fig. 2, dient.
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Diese Kammern 31 stehen wiederum über Leitungen 7b usw.
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direkt oder über die Rohre 4, 5 bzw. Achse 2 in Verbindung, so daß
sie zu einer größeren Luftdruckvorratskammer zusammengeschlossen sind. Der restliche
Innenraum 32 im Toruskörper 8 bildet eine zweite mit Druckluft gefüllte Voribastskammer
und hat zugehörige Druckluftleitungen 7c.
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Bei den unterschiedlichen Ausführungsformen der Arbeitsaggregate 10,
10a, lOb usw. nach Fig. II bzw. 5 sind zunäci-lst in Fig. 4 Gewichte 35 in mit Druckluft
gefüllter Arbeitskammer 36 angeordnet. Hier wird auch durch eine Trennwand 38, die
über eine Stopfbüchse odgl. abgedichtete verschiebbare Verbindungsstange 49 zu einem
Gewichtselement 35 geführt. Es ist ein bewegliches Wandelement insbesondere in Form
einer Membran 37 vorhanden, die das Gehäuse 40 in zwei Kammern 36 und 36a unterteilt;
die vorzugsweise aus Gummi bestehende Membran kann hutartig bzw. halbkugelartig
vorgeformt sein und ist zwischen zwei Flanschen 41 des Gehäuses eingeklemmt. Diese
Flanschen weisen sickenartige Rinnen 42 als Klemmteile auf sowie Schraubverbiciungen.
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Ferner hat das Gehäuse 40 verbindende Flanschen 40a, 40b mit weiterführenden
Rohrstutzen 41, z.B. als Verbindung mit den Rohrarmen 28 oder der Scheibe 28a; in
Fig. 5 weist ferner die Kammer 36 gekoppelte Ventile 43, 1414 auf, die mit Ventilkappen
oder Gewichtskolben und einer Koppelstange 45 in Verbindung stehen. In den Kammern
36 befinden sich Führungsschienen 46, vgl. Fig. 4 odgl., in welchen Rollkörper q7
bewegbar, insbesondere in Längsrichtung abrollbar sind; zwischen ihnen sind Verbindungselemente,insbesondere
Stangen 48 und quer dazu ein Halte- und Verbindungselement v .
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An einer Gewindestange 49, sind die Gewichtselemente 35 befestigt.
In axialer Richtung ist die Gewindestange 49 mit einem konvexen Flansch 50 versehen,
in die die Membran 37 eingeschraubt ist. Ferner ist In geringem Abstand an der anderen
Kammerhälfte 36a koaxial eie Gewindestange 149a mit konvexem Flansch 50 montiert.
Zwischen Flansch 50 und dem Gewichtselement 35 sind ein oder mehrere Gelenke 51
zwischen Teilen der Gewindestange 49 vorhanden, die eine geringfügige Verschwenkung
zulassen. Die Kammer 36 ist mit einem dicht abschließendem Deckel 52, Fig. 4, versehen.
Das die Rollkörper enthaltende Fahrwerk, das in Verbindung mit den (Jewichtselementen
35 und den Führungsstangen X steht, weist stirnseitig Druckfedern 54 auf.
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In der Ausführung gemäß Fig. 5 mit außerhalb der Kammern 36 angeordnetern
Gleit- und Fahrwerk dient die Trennwand 38 als oberer Deckel und für die verschiesbare
aber abdichtende Gleitbewegung der Stange 49. Anstelle der konvexen Flansche 50
der Fig. 4 sind hier je Flanschseite im Querschnitt etwa trapezförmige Klemmkörper
55 vorhanden, die flächig aneinander, unter Zwischenschaltung der membran 37 verschraubt
sind. Ferner ist hier eine besondere Druckfeder 56 an einer Stützplatte 57, sowie
eine oder mehrere Zugfedern 58 mit zur Verlängerung dienendem Seil 59 vorhanden
bzw. zugeordnet, die den Gewichtelementen 35 einen von diesen Federn unabhängigen
Leerlauf ermöglichen. Die Stange 49 ist über Holme 60 bzw. Gewichtselemente 35 mit
Kolben 61, die in Zylindern 62 gleiten, verbunden. Dieses Kolbenzylinderaggregat
dient entweder als eine bzw. mehrere Pumpen bzw. als eine pneumatische Kraft übertragendes
Bauteil und ist hierfür dem Arbeitsaggregat 10 zugeordnet bzw. verbunden, je nach
Erfordernis ggfs. teilweise beweglich, befestigt. Die aus den Bauteilen 61, 62 gebildete
Pumpe odgl. weist zugehörige Druckluft zu- und abführende Leitungen 6lot, 65, 64a,
sowie Ventile.auf. Weiter sind diese Aggregate, z.B. mit Lamellen 66 versehen, die
als Wärmeleiter dienen.
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Bei der Darstellung einzelner Ausführungsvarianten sind gemäß Figuren
6-8, insbesondere die Gleit- bzw. Fahrwerke der Gewichtselemente 35 gezeigt. Die
Rollkörper 47, Fig. 6, sind vorzugsweise aus Doppelrollen auf kurzer Halteachse
an der Führungsstange 48 drehbar angesetzt und in einer etwa U-förmigen Schiene
untergebracht deren Enden nach einwärts etwas abgewinckelt sind, damit die Rollkörper
eine unverlierbare Einheit bilden. Solche DoppeArollen sind paarweise, Fìg.
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6, jeweils links bzw. rechts von dem Gewichtselement 35 vorhanden,
wobei die Führungsstangen 48 über eine Querstange , vgl. Fig. 4, welche zweckmäßig
eine Bohrung im Gewichtseleme'jit 35 durchsetzt, verbunden sind. Die Lage der Verbindungsstange
q9 ergibt sich aus Fig. 6 in Verbindung mit Fig. 4 bzw. 5.
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Gemäß der Ausgestaltung nach Fig. 7 sind die Rollkörper )7 über die
Querstange 53 derart verbunden, daß sie an einer Wandfläche 46 des Gehäuses lto
abrollen können. Hier kann eine besondere U-Schiene und ihre Befestigung zum Teil
eingespart werden. Man kann ferner, vgl. Fig. 8, unmittelbar am Gewichtselement
35 Gleitnoppen oder kugelartige Gleitrollen, die an einem Käfig bzw. Gehäuse gehaltert
sind vorsehen, die an einer zugehörigen Wand 4oa des Gehäuses abrollen. Ferner sind
hier in zwei Ecken Kolben bzw. Zylinder 61 bzw. 62 und die zugehörige, nach außen
abgehende? pneumatischen Leitungen 64, 65 dargestellt. Die Stützplatte 57 entspricht
der gemäß Fig. 5 und weist Befestigungsbolzen 67 odgl. auf. Es ist erkennbar, daß
die Zylinderkammer für das Arbeitsaggregat lo usw., die an der Kammer vorhandenen
Führungsteile für das Fahrwerk 47, 48, 53 und die Gewichtselemente 35, je nach Einzelfall,
eine angepaßte Raumform, z.B. rechteckig, quadratisch, rund udgl.
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haben können.
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Arbeitsweise. Beim Einsatz der Kraftmaschine, unter Ausnutzung der
Schwerkraft als auch der pneumatischen Druckdifferenzen kann einmal von außen Druckgas
zugeführt sowie wieder nach außen abgegeben werden. Zwischen beiden Druckgaswerten
besteht eine Druckdifferenz, weil über die Wärmetauschereinrichtung Wärme dem Druckgas
zugeführt oder entzogen wird. Entsprechende Systemkreisläufe sind in Fig. 11, 12
in "Blockd3.rstellung" gezeigt. In der Kraftmaschine, vgl. Fig. 2, wird von einem
Verdichter, z.B. gemäß Fig. 3, Luft in die Speicher 31 gepresst und über mechanische
Schaltventile 43/44 in und aus den Aggregaten lo-e durch Kammer 32 abgeleitet, die
Membran 37 in den Aggregaten lo etc., Fig. 5, entsprechend verschoben.
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Die Verschiebung erfolgt jeweils in einer schrägen oder waagerechten
Lage des Arbeitsaggregates lo, loa, lob usw., wobei das Wasser in den Rohrarmen
28 im Sinne des Pfeiles Fig. 2 von lob in Richtung nach Arbeitsaggregat loe angehoben
wird, die Gewichtselemente 35 in den Zylindern verlagern sicn in Pfeilrichtung.
Ein öffnen und Schließen der echanicn Vertile, die relativ große Durchströmöffnilngen
7, 7a ailfreisen,
erfolgt durch die Ventilgewichtsverlagerung mit
den Toruskörperdrehungen. Gemäß Fig. 2 ist in der unteres Hälfte des Arbeitsaggregates
lob das Einlaßventil 44 geöffnet, das Auslaßventil 43 geschlossen, so daß aus der
geschlossenen Speicherkammer 31 die Druckluft in die Arbeitskammer 36 de Arbeitsaggregates
einströmt, die Membran 37 und somit das Gewichtselement 35 verschiebt, hier entgegengesetzt
der Drehrichtung; gleichzeitig wird ein Druck auf den wasserführenden Arbeitskreis,
Rohrarm 28, ausgeübt. Die Folge auf das in Drehrichtung nachgeordnete Arbeitsaggregat
loe ist, daß hier eine Verschiebung der Membran 37 in Drehrichtung, womit eine entsprechende
Verlagerung des Gewichtselementes 35, ebenfalls in Drehrichtung erfolgt. Das entsprechend
erhöhte und a? Drehrichtung liegende Drehmoment hängt von dem geänderten Hebelarm
ab, im Sinne der Fig. 2 erfolgt die Drehung im Uhrzeigersinn. Bei Arbeitsaggregaten
loe und lo ist das Auslaßventil t3 geöffnet, hier strömt die Luft in die Zwischenkammern
32, gleitet hierbei über die Wandungen und Wärmetauscherflächen, so daß von der
Kammer 32 Wärme abgeleitet , also an den Wasserinhalt des Behälters 1 abgegeben
wird. Von der Zwischenkammer 32 gelangt das Druckgas über die leitenden Bauteile
--Rohr 4, Achse 2-- in die Hohlkammern 11, der Wandung im Behälter 1. Über die Wandung
11 wird Wärme aus dem Druckluft arbeitskreis an den Wasserinhalt im Behälter 1 und
seinen zugehörigen Wärmeträgerarbeitskreisverlauf Leitungen 24, '3, Fig. 2, abgegeben.
über eine Leitung 102, vgl. Fig. 11, oder über Ventil 120-a, vgl. Fig. 12, wird
laufend verdichtete, erwärmte Luft oder Wasserdampf der Vorrichtung II, Kraft maschine",
zugeleitet und gelangt von dieser über Leitung lo2a oder llS-a, vgl. Fig. 11, 12,
in den Wärme ableitenden Teilkreis. Die Arbeitsaggregate lo in Fig. 3 arbeiten als
Verdichter, um den Luftdruck etc. anzuheben. Die Antriebsenergie für die Vorrichtung
gemäß Fig. 3 erhält man aus dem Wärme zuführenden und ableitenden, eine Druckdifferenz
aufweisenden Wärmearbeitskreis und aus der Funktion der Kraftmaschine I, vgl. Fig.
2, durch mechanische Drehmomentübert ragung.
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Der Aufbau der Vorrichtung I, Fig. 3, entspricht ansich derjenigen
nach Fig. 2, jedoch enthalten die Rohrarme 28 nicht Wasser sondern Luft; deren Druckwert
ist im Vergleich zu demjenigen in der Speicherkammer 31 festgelegt. Drehen sich
nun die Arbeitsaggregate lo und öfhen bzw. schließen sich die Ventile 43, 44, z.B.
in der Schräglage, vgl. Stand des Aggregates lo, wird die über Leitung 115a oder
102a, vgl.
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Fig. 11, oder Leitung 102b, vgl. Fig. 12, der Speicherkammer 31 zugeführte
Luft aus dieser in die Kammer 36 angesaugt, indem die Membran 37 in Drehrichtung
verstellt wird. Die Druckdifferenz zwischen der Luft in den Rohrarmen 28 und Kammer
31 wirkt im Sinne einer Zug- und Druckfederkombinatio.
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Der Unterdruck im Rohrarm 28 verringert und vergrößert sich im Wechsel.
Bei dieser Druckübertragung wirkt die Schwerkraft als Zugbelastung durch das Gewichtselement
35, in Folge der Schräglage beim Stand des Aggregates 1o nur teilweise und beim
Stand des Aggregates loa voll, und die Einwirkung auf die Membran 37 mit; sie wird
durch Zug- und Druckfedern, wie anhand der Figuren 5, 4, angegeben, unterstützt.
Die Druckdifferenz verursacht die Verschiebung der Membran 37 zwischen den beiden
Druckluftkreisen (Bauteil 28 relativ zur Kammer 31), so daß mit der Linksdrehung
des Toruskörpers 8 bei Stand, vgl. Aggregat lo, eine Ansaugwirkung und bei Stand,
vgl. Aggregat bb, und lod, eine Verdichterwirkung erfolgt.
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Danach erfolgt in der Position des Arbeitsaggregates lol eine volle
Schwerkraftwirkung der Gewichtsmassen 35 und ein Zug auf die Membran 37 über die
Verbindungsstange 49, vgl. Fig. 5 und eine zugehörige Verdrängung der Druckluft
über das mechanisch gesteuerte Federdruckventil 44 weiter in die Zwischenkammer
32. Von hier erfolgt flächige wärmetauschenäe Kontaktierung des Wasserinhaltes im
Behälter 1, also eine Koppelung an den Wärmedreherkreislauf, mit Erwärmung der Druckluft,
vgl. Kreisverlauf Fig. 12 über Wärmetauscher llo oder loo bzw. Fig. 11 über Vorrichtung
III und I.
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Die Vorrichtungen in Figur 9 und lo entsprechet 7m Aufbau denjenigen
nach Fig. 1 und 2. In einem geschlossenen Behälter
1 ist ein Toruskörper
8 auf der drehbaren Achse 2 gelagert, der Behälter außerhalb des Torus mit Wasser
gefüllt. Der Toruskörper enthält Arbeitsaggregate 1o etc. Abweichend von den Vorrichtungen
gemäß Fig. 2 und 3 haben die Arbeitsaggregate lo einen besonderen rohrartigen Anschluß
70, der mit einem Teilbereich der trommelartigen Wand 71 des Torus in Verbindung
steht und hier eine siebartige Perforation 72 hat.
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Zum Zweck besserer Erläuterung sind die Einrichtungen der Figuren
9 und t unterschiedlich dargestellt. Der mit pneumatischen Kolbenzylindern ausgestatteten
Vorrichtung, die den Aggregaten lo zugeordnet sind, wird von außen Druckgas über
Leitungen zu- und abgeführt und so Druckgas als .<ntriebsenergie von außen der
Vorrichtung zugeführt und nach Arbeitseinsatz im Aggregat entspannt abgeleitet.
Der Hilfsarbeiterkreis in den Rohrarmen 28 zwischen den Arbeitsaggregaten lo, enthält
auch in Fig. 10 und 9 Druckluft vorbestimmten Arbeitsdruckes. Die Größe dieses Druckes
entspricht etwa dem Druck, der das Wasser von der entgegengesetzten Seite auf die
Membran hat (Wärmeträgerkeis). Die Vorrichtung gemäß Fig. lo arbeitet als Pumpe,
gleichzeitig als Kraftmaschine, ähnlich Vorrichtung Fig. 2.
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Die Vorrichtung gemäß Fig. 9 arbeitet als Flü.ssigkeitsförderpumpe
(UmwSlzpumpe), und erhält mechanische Arbeitskraft wie Vorrichtung Fig. 3, vgl.
Vorrichtungen III und ;V in Fig. 11, als gekoppelte Arbeitseinheit.
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Ihre Funktion ist unter anderem so vorgesehen, daß beim Stand des
unteren Arbeitsaggregates lo gemäß Fig. lo ihre Zylinderkolben 62a durch Pressluft
beaufschlagt, Gewichte 35 und Membran 37 schräg aufwärts verschoben werden, während
gleichzeitig Wasser über den Anschluß 70 Wasser aus dem Kammerteil des Arbeitsaggregates
hinausgedrückt, in den Behälter 1 hineingepresst und später über ein Ventil in den
Wasserkreislauf A bzw. Leitung lol befördert. Dieser Kreis kann ein Druckausgleichspolster
lo9-d-c aufweisen; das Wasser gelangt im Kreislauf an den Behälter 1 wieder zurück.
Bei der oberen Schräglage des Arbeitsaggregates lo, vgl.Stand b, -i.Lo, 10, wird
die Pressluft verzögert abgeleitet und eine rückströmende Wassermenge wird über
Perforation 72 unter Anschluß 70 in eine Kammer 36 des oberen Aggregates lo gedrückt
und wirkt auf die Membran 37 ein. Dieser Kraftübertragung durch Wasser wirkt die
in den Rohrarmen 28 (Hilfskreis! vorhandene Luft als eine Art Luftfeder entgegen.
Entspricht hier der Luftdruck etwa dem Druck der Wassersäule in Höhe der Achsmitte,
wird lediglich etwa soviel Kraft benötigt, um die Verlagerung der Gewichte und die
Federwirkung in dem Druckausgleichspolster 1o9 etc. zu bewirken. An den Toruskörper
8 wird durch Verlagerung der Gewichte 37 und die Wasserverdrängung, verursacht durch
Verschiebung der Membran 37 in den Arbeitskammern 36 ein Drehmoment und ein Auftrieb
auf den Toruskörper 8 und von diesem auf die Achse 2 übertragen und als Antriebsmoment
odgl. entnommen.
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In Fig. 9 ist die Vorrichtung eine Umwlzpumpa, kaine KraTtmaschine,
sie arbeitet als Verdichter ähnlich dem Verdichter nach Fig. 3. Ihr wird mechanische
Arbeit über die Achse 2 lediglich zugeführt. Der Verdichter dreht im Gegenuhrzeigersinn,
vgl. Pfeil. Die Anfangsposition ist durch Stand a eines Arbeitsaggregates lo veranschaulicht,
es erfolgt die Gewichts- und Membranverschiebung aus einem wasserführenden Kammateil.
Bei der weiteren Drehung des Toruskörpers 8 von a nach b erfolgt die Membranverschiebung
durch die auf sie wirkende Schwerkraft der Gewichte 75 und zusammen mit dieser die
Wasserverdrängung. Bei weiterer Drehung des Toruskörpers 8 und der Arbeitsaggregate
von b nach c wird die verdrängte Wassermenge zurückgeführt und die Gewichtsmassen
mit neuer Verschiebung der Membran verlagert. Die Vorrichtung nach Fig. 9 bzw. III
in Fig. 11 ist durch die Luftleitung lo9c mit der Vorrichtung gemäß Fig. lo bzw.
IV in Fig. 11, verbunden, bzw. die Luft als Druck-Zugfeder-Verbindung von der Klammer
28 in diesen.
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Eine zweckmäßige Zusammenfassung der Einrichtungen nach Fig. 1 - 1o
ist in Fig. 11 dargestellt, zum Zweck einer Warmwassergebäudeheizung mit herkömmichem
Heizkessel loo.
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Dieser wird mit primärer Energie (Kohle, Ö1) betrieben.
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Vorzugsweise unter Mitnutzung von Umwelt- und Ahwärme in einem Wärmekraftabeitskreis
wird jedoch eine hohe Senkung des Primärenergieverbrauches im Heizkessel loo möglich.
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Der Wärmeträgerkreis A enthält, insbesondere Leitungen lol (Vorlauf)
sowie lola für den Rücklauf; der TH§rmekraftkreis B, insbesondere mit Druckluft
betrieben, erfaßt die Leitungen 102, 102a; der Wärmepumpenkreis C betrieben mit
Pressluft erfaßt die Leitungen 103, 103a. Die mit I, II, III, IV bezeichneten Vorrichtungen
in Blockdarstellung entsprechen, in dieser Reihenfolge, gemäß Fig. 3, Fig. 2, Fig.
9, und Fig. lo. Die Temperaturanlagen bei jeweiligen Aggregaten insbesondere Leitungen
sind Beispielwerte, geben aber zur Veranschaulichung der Anlage einen Zirkawert
an.
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Vorrichtung II arbeitet als Kraftmaschine, gibt an der
Welle
2 Arbeit nach außen, Vorrichtung I als Verdichter und nimmt an seiner Welle 2 Arbeit
von außen auf. Diese Aggregate I - IV enthalten jeweils einen Toruskörper und sonstige
Bauteile im Sinne der Fig. 1; die Arbeitsaggregate o, loa, lob usw. sind als am
Umfang verteilte Bausteine veranschaulicht; zwischen den jeweiligen Achsen sind
übertragungselemente 1o7 in Form von Zahnketten, Riemenscheiben odgl., auch als
Verbindung zu einem Generator 106, wobei die Aggregate III, IV als Umwälzpumpen
geschaltet und Aggregat III über Verbindungsriemen 107 mit der Achse des Aggregates
1, Aggregat IV bzw.
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seine Umwälzpumpe über Riemen mit dem Generator lob in Verbindung
steht, vgl. das Kraftübertragungselement 107a, als gestrichelte Linie dargestellt.
Bauteil 105 ist ein Wärmetauscher. Im Kreis A sind die bekannten Heizkörper bzw.
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Verbraucher looa dargestellt.
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Fig. 11 im einzelnen: Kreis A vom Heizkessel loo geht mit seiner Leitung
101 im Vorlauf über Ventile und Umschaltleitungen über einen Leitung zweig zu dem
Wärmetauscher 104 für Gebäudewarmwasserversorgung etc Hier ist ebenfalls ein durch
Strom des Generators 106 heizbares Elektroaggregat 105, welches aus einer Vielzahl
von Heizspiralen bestehen kann vorhanden und dient als Wärmeträger zum Kesselwasser.
Der Generator 106 wird von der Vorrichtung II angetrieben und ist ferner mechanisch
mit den Verdichtern I, IV verbunden. Im Arbeitskreis B finden Entspannungs- und
Verdichtungsvorgänge am Wärmekraft-Arbeitsmittel, z.B. Druckluft statt, während
im Wärmepumpenkreis C, ein Arbeit aus dem Wärmekraftkreis aufnehmender'Preßluft
erzeugender und Verdichterwärme abgebender Ablauf stattfindet.
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Dieser Ablauf erfolgt über die Zuordnung der Zylinderkolben 62, vgl.
Fig. 5, zu den Arbeitsaggregaten lo-e in den Vorrichtungen I und II.
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Gesteuert durch bekannte Aggregate wird Heizkessel loo, gefüllt mit
Wasser, durch Anheizen seiner Primärenergle, z.13.
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öl oder Gas in Betrieb genommen. Im Vorlauf dieses Kreises A wird
das Wasser durch Umwälzpumpen in den Kreislauf be-
fördert, gelangt
über Leitung lolb zur Vorrichtung I (Fig. 3), durch Leitung lolc zur Vorrichtung
III (Fig. 9), Verdichter, und im Wassermantel dieser Vorrichtungen wird Wärme aufgenommen
und gespeichert; dies wird durch Wärmetauscher, Lamellen udgl. in den letzteren
gefördert, die Wärme aber nunmehr in den Kreis B übertragen. Vom Heizkessel loo
wird nun Wärme den Aggregaten I, III bzw. ihrer Wandung 1, 11 solange übertragen,
bis eine vorprogrammierte höchste Heizstufe, z.B. 95°C erreicht wird; danach wird
die Warmezufuhr über bekannte Schaltautomatik aus dem Heizkessel abgeschaltet; sinkt
dieser Temperaturwert hinreichend ab, wird durch bekannte Schaltungsautomatik, z.B.
bei 7000 wieder der Heißwasserkreis lolb, lolc zwischen Kessel loo und Einrichtungen
I, III geöffnet und die Temperatur in den letzteren entsprechend angehoben. Über
Verbraucher looa wird entsprechend Wärme im Gebäude abgegeben. Teilweise erfolgt
Wärmezuführung in den Vorlauf des Heizwasserkreises A über Vorrichtungen I und III
über Leitung lolc aus Kessel loo und teilweise aus Wärmerückfirung über Vorrichtungen
II und IV sowie dem Energiegewinn über diese aus dem Arbeitsablauf B + C.
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Arbeitet der Kreis A, beginnen gleichzeitig auch die Kreise B und
C und damit die Vorrichtung II (Fig. 2) als Kraftmaschine und entsprechend die Umwälzpumpen
bzw. Vorrichtungen III, IV arbeitswirksam zu arbeiten und sich zu drehen. Hierbei
wird die Druckluft im Kreis B, Leitungen 102 über Aggregat I und III erhitzt, die
LuSt dehnt sich aus. Diese erhitzte Luft wird in Aggregat II, die der Kraftmaschine
gemäß Fig. 2 entspricht, entsprechend der vorstehend beschriebenen Arbeitsweise
zur Abnahme von mechanischer Energie an der Achse 2 benutzt; ein Teil Wärme davon
in diesen und über Aggregat IV an den Heizungsrücklauf lola rückführend.
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Die Luft im Kreis B wird vom Aggregat I übernommen und im Kreislauf
verdichtet. In diesem Teilkreis B wird über Wärmetauscher vorhandene Wärme über
die Rücklaufleitung 102a auch der Rücklaufleitung lola rückübertragen. Hierbei wird
die Luft als Arbeitsmittel im Kreis B abgekühlt und komprimiert, eine Druckdifferenz
geschaffen und in der Vorrichtung I die Luft entsprechend im Kreisverlauf komprimiert.
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über die Vorrichtung II und I wird die Druckdifferenz ausgenutzt und
gelangt aus dem Kreis B bzw. Leitungen 102 über das Aggregat II als mechanisches
Drehmoment an den Toruskörper 8, aber teilweise über die als Verdichterpumpen arbeitenden
Bauteile 62, 63, 64, 65, vgl. Fig. 5, im Sinne einer Wärmepumpe in den Kreis C bzw.
in die Leitungn 1o3.
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In dem Kreis C wird Luft von außen angesaugt, Position'EIN", stufenweise
über die Pressluft führende Leitung 1o3 im Kreis geführt, stufenweise Wärme abgehend,
höher verdichtet, Fig.
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3, und in einen Druckvorratsbehälter 108 befördert. Dieser Vorratsbehälter
wird ausgenutzt, z.B. über Leitung loda die Umwäzpumpe der Vorrichtung IV anzutreiben;
der Auslaß der Vorrichtung IV steht über Leitung 102c mit der Vorrichtung I in Verbindung.
Die Hitze der Pressluft im Behälter 108 wird in wärmetauschende Berührung mit dem
Wasserkreis A, vgl. Rückleitung lola, gebracht. Die Temperatur hier z.B.
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von So0 auf 550C angehoben. Fener erfolgt in vorteilhafter Weise ein
Wärmeübergang aus dem Kreis B in den Rücklauf lola des Kreises A in der Vorrichtung
IV, da die Heißluftkammern dieser Vorrichtung, die dem Aufbau der Fig. 2 entsprechen
durch die heiße Luft in den Kammern 31 die Wasserfüllung irn Behälter 1 aufheizen
und zusätzlich an die Rücklaufleitunz lola Wärme abgeben, die über eine Verteilerstelle
lo9a und lo9b derm Vorlauf lolb-lol des Kreises A bzw. den Verbrauchern looa zugute
kommt.
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Eine weitere Übertragung von Wärme erfolgt vorteilhaft aus dem Kreis
A,indem über den Generator 1o6 Energie von den Vorrichtungen II, und IV übertragen
wird und der Generatorstrom zum Betrieb, z.B. eines Heizstrahlers oder Tauchsieders
1o5a, benutzt wird und so die Temperatur für Vorlauf des Kreises A im Kessel 105
erhöht wird.
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Eine Abwandlung der Anlage ist in Fig. 12 dargestellt, wobei der bekannte
Heizkessel loo durch eine Umweltwärme- bzw. Solarwärmequelle odgl. 11o zeitweise
ersetzt ist. Letztere kann an einer Haus fassade oder an dem Dach angeordnet sein.
Sie liefert
ileißluft für den Kreis B und Leitungen 102 (Voriaf)
und ln2a (Rücklauf). über einen Verteiler odgl. 117b-d gelangt die heiße Druckluft
zu dem mechanischen Motor II der Arbeit t;<9ch außen abgibt, verläßt diese, wird
dann abCekilhlt, z.B.
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im Erdreich oder einem Wärmetauscher WT una gelangt, den Kreislauf
schließend, über die Rücklaufleitung iOSa zum WT 111a. Dieser Kreis B kann auch
an die Außenluft abgeführt werden. In diesem Kreis B wird also durch Erhitzen Luft
erwärmt, also einmal Pressluft erzeugt, andererseits durch Abkühlen der Druck im
Leitungszweig 102a verrinert,so daß eine Druckdifferenz über die Aggregate lo....
der Vorrichtungen geleitet,erhalten bleibt. Die in Vorrichtung II gewonnene Energie
wird dem Generator 106 zugeführt und gemäß Fig. 11 verarbeitet.
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An eine weitere Zweigleitung kann ein zusätzlicher Kreis B angeschlossen
werden, über Zu- und Umschaltvorrichtung 118. Für den Kreis A der Wasser als Wärmeträger
führt, sind Leitungen 101b erkennbar; dieser Kreis arbeitet im wesentlichen wie
anhand der Figur 11 erläutert.
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Im einzelnen zeigt Fig. 12 Arbeitseinheiten I, II die einen Toruskörper
8 mit Achse 2 usw., vgl. Fig. 1, enthalten. EinhEit II ist eine Kraftmaschine bzw.
mechanischer Motor, vgl. Fig.
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2, die Einheit I ein Verdichter, vgl. Fig. 3. Nun sind diese Einheiten
I, II mit einer kraftübertragenden Einrichtung 107 miteinander gekoppelt; letztere
weist eine Umschaltvorrichtung z.B. eine Getriebeschaltung 116 auf über die die
Kraft zu-oder abgeführt kann.
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Die Arbeitseinheiten I, II liegen in Systemkreisen A, deren Leitungen
101, 101a Wasser führen, im Systemkreis B mit Leitungen 102, 102a sowie 115, 115a,
102b die Druckluft führen und mit entsprechenden Mehrwegeventilen 117 .. .;118 119
...; 120 ...; 121 ...; 122 ...; versehen sind.
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In den Systemkreisen sind entsprechende Wärmetauscher WT integriert,
insbesondere: Der Wärmetauscher 110 im Dachbereich eines Gebäudes, durch eine Glaswand
der Sonneneinwirkung ausgesetzt; ein Wärmetauscher 111 im Erdbereich bzw. Grundwasser;
ein weiterer Wärmetauscher 111a dem Durchlüfter odgl. Kälte zugeführt bzw. durch
Ver-
dunstung Wärme entzogen wird; ein Warmetauscher looa, der
z.B. einer Zentralheizung als Heizkörper/Verbraucher zugeordnet ist und kammer-
bzw.
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rohrförmige Hohlelemente besitzt; ein Heizkessel loo als Hochtemperaturwärmespeicher,
diese sind mit Schalt- und Steuerungselementen, z.B. Drucklmd Wärm3rühlem, sowie
Ventilen etc. ausgerüstet.
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Eine Schaltanlage 12ei, vgl. Fig. 12, hat aus der Regeltechnik bekannte
Schaltelemente. Im Arbeitskreis A, Leitung lola ist eine Umwälzpumpe 125 eingeschaltet,
die Arbeitskreise sind über Umschaltvorrichtungen umschaltbar.
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Dem Hochtemperaturwärmespeicher loo odgl., vgl. Fig. 12, ist ein Kondenzsammler
mit Einspeispumpe 125a bekannter Art und Erfordernis (z.B. bei Verwendung von Wasserdampf
als Arbeitsmittel) zugeordnet. Beispiel Bedingt von der Tages- bzw. Jahreszeit,
wird aus dem nach bereich über Wärmetauscher 11o die Wärme dem Arbeitskreis B bzw.
der Leitung 102 des Wärmekraftsystems zugeführt. Die Leitungsluft dieses Kreises
wird erhitzt, der Luftdruck erhöht. Uber die Arbeitseinheit II (Kraftmaschine) wird
diese Druckerhöhung in die Arbeit eines Drehmomentes umgewandelt.
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Die erwärmte Luft strömt über Leitungen in eine Ringkammer 8a oder
Scheibenkammer 8b weiter über Kammern bzw. Rohre 5, 7 und isolierte Zwischenkammer
31 im Toruskörper 8. Aus dieser wird über mechanische, automatisch öffnende und
schließende Ventile das jeweilige Arbeitsaggregat loa - loe usw. gemäß Fig. 2 gesteuert.
Zugehörige Membrane in den Arbeitsaggregaten verschieben sich, wie anhand Fig. 2
genauer erläutert. Aus den Arbeitsaggregaten lo-e gelangt die Druckluft in die Kammer
32 des Toruskörpers 8, d.h. in die eine Wärmetauscherfunktion aufweisende Kammer,
die entsprechende Lamellen hat. Weiter gelangt das Arbeitsmittel über Leitungen
4 - 7a, 2 in Kammern 11, die Wärmetauscher sind. Im Zuge dieses Arbeitsablaufes
gibt die Luft über Kammer 32 des Toruskörpers 8 sowie Wärmetauscherkammern 11, lla,
also über Innenwandung des Behälters 1 Wärme an das Wasser des Arbeitskreises A
bzw. Leitung lola ab. Die Luft entspannt sich, ihr Druck verniedigt sich. Die Luft
strömt weiter über Leitung 102a zur Umschaltvorrichtung 122, weiter über Wärmetauscher
llla und 111 zu der als Verdichter arbeitenden Arbeitseinheit I, im einzelnen in
die isolierte Kammer 8b, die sich im Behälter 1 der Einheit I befindet.
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Weiter gelangt sie über Leitungen bzw. Kammern 2, 4 - 7a in die isolierte
Zwischenkammer 31 im Toruskörper 8 der Einheit 1. Hier sind wiederum mechanisch/automatisch
sich öffnende Ventile in den Arbeitsaggregaten lo - loe, vgl.
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ig. 3, vorhanden, die verdichtete Luft weiterloiten, den Druck anheben
und in die Kammern 32 des Torusköpers 8 pressen, wobei bei letzteren durch Lamellen
ein WErmetausch stattfindet. Die Luft wird dann ähnlich wie in der Arbeitseinheit
II transportiert, in Kammern 11 - lla mittelbar dem Wärmetausch ausgesetzt, ferner
über Leitungen bzw. Kammern 4 - 7a aus der Einheit I mit entsprechender Druckanhebung
weitergeleitet und der Kreis wird über den Wärmetauscher llo geschlossen. Beim Durchströmen
der Arbeitseinheit I (Verdichter),der Toruskörper 8 und Behälterkammern 1, 11 hat,
wird der Luft nach vorangegangener mechanischer Verdichtung wieder Wärme zugeführt.
Durch dieses Anheben der Temperatur der Luft, ist weitere Luftababe erhöhten Drucks
möglich.
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Zugehörige Wärme wird im Kreis A - B zwischen den Einheiten I und
II laufend. ausgetauscht.
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Im weiteren Arbeitsverlauf wird der Luft Wärme von außen über die
Wärmetauschervorrichtung 11o durch Einwirkung der Sonne odgl. zugeführt und der
Arbeitskreis geschlossen.
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Beispiel: Wird Wärmetauscher lila hinreichend so gekühlt, so daß die
diesen Wärmetauscher durchströmende Luft des Arbeitskreises hinreichend abgekühlt
wird derart, daß die den Wärmetauscher 111 durchströmende Luft keine Wärme mehr
abgeben kann, erfolgt durch Umschaltventile der Umschaltvorgang und die Luft wird
einer Umgehungsleitung am Wärmetauscher 111 vorbeigeleitet zur Einheit I. Wenn die
zu kühlende Luft aus der Einheit II über den Leiter lo2a zur Umschaltvorrichtung
122 und über Steuersystem 124 strömt, und ein Geber signalisiert, daß Außenluft
bzw. atmosphärische Luft nur in geringerem Wärmegrad vorhanden ist, so wird in diesem
Arbeitskreis nun Luft bewußt in die Atmosphäre abgeblasen, vgl. Ventil 123a und
die kühlere atmosphärische Luft über Einlass 123 neu
dem Arbeitskreis
zugeführt; sie gelangt über Wärmetauscher 11a oder Umgehungsleitung zur Einheit
I und wird hier verdichtet und als Druckluft erwärmt. Die entsprechend gewonnene
Arbeit wird zum Antrieb, z.B. des Generators 106 nutzt, der vorteilhaft die Umwandlungsenergie
in einem rlochtemperatur-Wärmespeicher, z.B. Einheit loo, speichert.
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Das Arbeitsmittel Druckluft des Kreises B wird über die Einheit I
+ II im Kreis befördert, während der Behäler 1 der Einheit II Wärme aus diesem Kreis
aufnimmt, die Wärme über Wasser enthaltenden Kreis lola bzw. A vom Behälter 1 zum
Behälter la in den Verdichter, Einheit I befördert.
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Hier wird wieder die Wärme dem Luftkreis B übertragen.
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Arbeitseinheit I (Verdichter) hat ein Anschlußventii 121, durch welches
eine Druckänderung durch Zu- oder Abführen von Luft in die Rohrarme 28 bzw. zugehörige
Kammern programmiert gesteuert und je nach Wunsch geändert wird. Es ist vorteilhaft,
einen Druckmesser 130 mit dem Hilfskreis, Bauteil 28 zu verbinden und am Behälter
la anzuordnen. Wird die Druckluft in einem hermetisch geschlossenen Systemkreis
102a ausgenutzt, dann wird der Arbeit leistende Luftdruck insgesamt, z.B. auf vier
Bar, angehoben, indem von außen über Ventilanschluß 123, z.B. über nicht dargestellte
Pumpe oder Druckluftflasche der Druck auf vorbest-immten und vorprogrammierten Wert
angehoben; entsprechend wird im Hilfskreis, Kammern 28 der Druck ebenfalls angehoben
derart, daß zwischen dem Hilfskreis 28 und dem Wärmekaftkreis B mit Leitung io2a
ein geringer,anhand der Figur 3 und 2 erläuterter Druckunterschied vorliegt, um
die erforderliche Luftfederwirkung zu gewährleisten. Wird aber die atmosphärische
Luft in den Wärmekraftkreis abgeleitet (offener Teilkreis) erniedrigt sich der Luftdruck
in den Kammern bzw. Rohrarmen 28 mit Hilfe der Umschaltanschlüsse.
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Eine Erfindungsvariante ist auf Fig. 11 erkennbar: Die Heizanlage
soll in allen ihren Bereichen, zumindest teilweise, Wasser als Arbeitsmittel enthalten,
Kreis A. Erfinclungs-
gemäß ist die Umschaltmöglichkeit, z.B. über
Umschaltvorrichtungen 116, 116a vorgesehen, damit die kammer- und rohrförmige hohle
Elemente enthaltenden Verbraucher bzw.
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heizkörper looa, insbesondere in der Nebenheizperiode, also im Herbst
und Frühling, vom Wasser entleert, :iann mit Niederdruckdampf beschickt,oder auch
dann diesen Elementen des Verbrauchers looa heiße Druckluft aus einem der Arbeitskreise,
insbesondere Kreis B zugeführt wird. Hierfür sind zugehörige Zweigleitungen 115
und 115a ebenfalls vorgesehen, vorzugsweise getrennte Leitungen, wenn auch im Falle
der Leitung 115 schematisch nur ein Leitungsstrang zwischen Bauteilen 116 und looa
gezeigt ist.
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Heizaggregate looa können ganz allgemein durch Wärmetauscher WT ersetzt
werden. Zugehörige Arbeitsmittelfüllung kann manuell oder automatisch/vorprogrammiert
erfolgen, je nach Einzelfall; zugehörige Bauteile sind im anderen Zusammenhang einzeln
für sich bekannt.
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Im einzelnen wird also aus dem hocherhitzte Luft aufweisenden Bereich,
Arbeitseinheit III und I heiße Druckluft über Leitung 102 zur Einheit II bzw. zur
KCtmaschine strömen, treibt hier die Kraftmaschine an, verläßt diese, gelangt über
Umgehungsleitung 115 zu den Verbrauchern looa, durchströmt diese; letztere geben
wegen des Wärmetauscheffektes Wärme nach außen zur Erwärmung von Räumen ab; die
durchströmende Luft kühlt sich ab, gelangt über die Leitung lola und Umschaltvorrichtung
116a sowie Leitung 115a wiederum in die Einheit I, Verdichter,und der Kreislauf
zur Einheit II und von dort weiter,wie angegeben, wiederholt sich.
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Aus Vorstehendem sind die Vorteile der Bindung erkennbar: Die Erzeugung
von Wärme bzw. Energie erfolgt umweltfreundlich, es wird relativ weniger Primärenergie
verwendet, die Anlage besteht aus einem Baukastensystem mit Kraftschine (mechanischem
Motor), bzw. Verdichtermotor als Umwälzpumpe zur Förderung des fließenden Mediums,
also Pressluft, vgl. Fig. 5, Bauteile 61 - 65, mit geeigneten Wärmetauschern, unter
Verwendung von auch als Druckspeicher 31,
32 und Wärmespeicher
1, 11 arDeitenden Einheiten.
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srme bzw. Umweltwärme wird auch bei niearigen Temperaturdifferenzen,
in geeignete Druckdifferenzen, Kreis B umgesetzt und zwar mit Hilfe der Rotoreinriehtllngell,
insbesondere gemäß Fig. 1 - 3, bzw. Fig. -3, io ifl ltifr. 4, detailliert.
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Weiterer Vorteil besteht darin, daß man die Druckdifferenzen eines
pneumatischen Mittels (Druckluft) oder Wasserdampf unter Ausnutzung zugehöriger
Arbeitsschritte der Verdichtung und Entspannung, in einem zweckmäßig gebauten mechanischen
Motor, insbesondere Fig. 1, 2 umsetzt und zwar in Drehenergie bzw.
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ein Drehmoment, mit dem ein Generator 106 betrieben wird.
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Man leitet also entweder vorhandene geringe Temperaturdifferenzen
(Umweltwärme) in geeigneter Weise in niedrige Druckdifferenzen über und gewinnt
daraus Energie durch hierfür passend ausgebildete Kraftmaschinen (mechanischen Motor,
Pressluftmotor), oder wie aus Vorstehendem der Erfindung erkennbar erfolgt die Erzeugung
von Wärme bzw. mechanisch/ elektrischer Energie umweltfreundlich, mit relativ weniger
Primärenergie; Verwendung bei Gebäudeheizungsanlagen, aucn bei Verwendung von Niedrig-
und Hochtemperaturwärme sowie Hochdruck- und Niedrigdruck-Arbeitsmittelspeicher.
Man wandelt also erfindungsgemäß auch vorhandene hohe Temperatur-und Druckdifferenzen
in geeigneter Weise über die Zuordnung von Zylinderkolben, z.B. 62 zu den Arbeitsaggregaten
lo-e, vgl. Fig. 8, 12, in niedrige Druck- und Temperaturdifferenzen um und gewinnt
daraus Energie für ein vorbestimmtes Energieniveau, als auch über den weiteren Einsatz
der niedrigen Druck-und Temperaturdifferenzen.