DE3807773A1

DE3807773A1 - Energy generating device heat centrifuge 2

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Publication number: DE3807773A1
Application number: DE19883807773
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1989-11-09

Abstract

Published without abstract.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Energieerzeugungsvorrichtung, die insbesondere zur Erzeugung von mechanischer und elektrischer Energie verwendbar ist.The present invention relates to a power generation device that especially for the generation of mechanical and electrical energy is usable.

Bei den bisher bekannten Vorrichtungen zur Energieerzeugung wird beispiels weise Wassergefälle mittels Wasserturbinen in mechanische bzw. elektrische Energie umgewandelt. Die Wasserkraft reicht jedoch bei weitem nicht aus, um den Strombedarf der Menschen zu decken. Daher müssen umweltproble matische Methoden zur Energieerzeugung verwendet werden.In the previously known devices for power generation, for example wise water drops using water turbines in mechanical or electrical Energy converted. However, hydropower is far from sufficient to meet people’s electricity needs. Therefore, environmental problems Matic methods for energy generation are used.

Hierzu gehören einerseits Kraftwerke, die mit fossilen Brennstoffen (Öl und Kohle) beheizt werden und große Mengen an CO2 an die Luft abgeben. Nach Meinung von 95% der Wissenschaftler führt diese Verbrennung zu einer zu großen Anreicherung von CO2 in der Lufthülle der Erde und schließlich zu einem Treibhauseffekt und einer Klimaveränderung. In Deutschland wird ein Klima - wie in Süditalien - vorhergesagt und das Eis am Nord- und Süd pol wird teilweise schmelzen.On the one hand, this includes power plants that run on fossil fuels (oil and Coal) are heated and emit large amounts of CO2 into the air. To 95% of scientists believe that this combustion leads to one large accumulation of CO2 in the air envelope of the earth and finally to a greenhouse effect and climate change. In Germany a climate - as predicted in southern Italy - and the ice on the north and south pole will partially melt.

Andererseits wären allein in der Bundesrepublik 300 Atomkraftwerke er forderlich, um den Energiebedarf zu decken. Derzeit sind bei uns aber nur 22 Atomkraftwerke in Betrieb und bereits jetzt ist das Problem der Entsorgung von Atomkraftwerken keineswegs als gelöst anzusehen. Die Kosten für diese neuen Atomkraftwerke würden ca. 1500 Milliarden DM betragen. On the other hand, he would be 300 nuclear power plants in the Federal Republic alone required to meet energy needs. Are currently with us only 22 nuclear power plants in operation and the problem is already Disposal of nuclear power plants is by no means regarded as solved. The costs for these new nuclear power plants would be approximately 1500 billion DM.

Die Solarzellentechnologie sieht vor, daß in weitflächigen Solarzellenplantagen elektrische Energie vorzugsweise in warmen, sonnenreichen Zonen erzeugt wird. Um diese Energie zu speichern, muß Wasser auf elektrolytischem Wege in seine Bestandteile Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden. Der Wasserstoff könnte danach in Rohrleitungen aus den tropischen und subtropischen Gebieten in gemäßigte Klimazonen geführt werden. Diese Solarzellen haben den Nachteil, daß lediglich ca. 10% der Sonnen energie direkt in elektrische Energie umwandelbar ist. Der übrige Sonnen energieanteil geht verloren. Aus einer Fläche von 1 qm Solarzellen kann man ca. 60-100 Watt erzeugen.The solar cell technology provides that in large-scale solar cell plantations electrical energy is preferably generated in warm, sunny areas becomes. To store this energy, water must be on electrolytic Paths can be broken down into its components hydrogen and oxygen. The hydrogen could then be found in pipelines from the tropical and subtropical areas in temperate climates. These solar cells have the disadvantage that only about 10% of the sun energy can be converted directly into electrical energy. The rest of the sun share of energy is lost. From an area of 1 square meter solar cells can you generate about 60-100 watts.

Ein Nachteil der Solarzellen besteht weiterhin darin, daß beim Einsatz in heißen Klimazonen zusätzlich eine Nachtspeicherung für Energie vor gesehen werden muß.A disadvantage of solar cells is that when used in climate zones also mean night storage for energy must be seen.

Die Sonnenkollektoren haben zwar einen wesentlich höheren Wirkungsgrad, der bei ca. 70% liegen kann, aber die vorhandene Energie aus den Sonnen kollektoren konnte bisher nur auf sehr aufwendige und unwirtschaftliche Weise in elektrische Energie umgewandelt werden.The solar panels have a much higher efficiency, which can be around 70%, but the available energy from the sun So far, collectors could only work on very complex and uneconomical Way to be converted into electrical energy.

Außerdem geht bei Kraftwerken, bei Kühltürmen und bei vielen Verfahren in der chemischen Industrie Energie in Flüssigkeiten verloren, weil es keine Methode gibt, die vorhandene Energie von 40-80° in wirtschaftlicher Weise in mechanische oder elektrische Energie umzuwandeln.It also works for power plants, cooling towers and many processes in the chemical industry energy is lost in liquids because there is none Method there, the available energy of 40-80 ° in an economical manner convert into mechanical or electrical energy.

Die Erdwärme bietet Temperaturen von 40-100°C und mehr und nimmt mit zunehmender Tiefe von der Erdoberfläche ständig zu. Diese Erdwärme ist mit heutigen Mitteln technisch nur sehr aufwendig und mit geringem Wirkungsgrad nutzbar. Andererseits haben Wissenschaftler festgestellt, daß die Erdwärme bis in 10 km Tiefe ein Energiereservoir enthält, mit dem der Energiebedarf der Menschen einige Millionen Jahre gedeckt werden kann.Geothermal energy offers temperatures of 40-100 ° C and more and increases with increasing depth from the earth's surface. This geothermal energy is technically very complex with today's means and with little Efficiency usable. On the other hand, scientists have found that the Geothermal energy down to 10 km contains an energy reservoir with which the People's energy needs can be met for several million years.

Es gibt genügend Bergwerke und stillzulegende Zechen, die nicht mehr aus wirtschaftlichen Gründen betrieben werden können. Dort kann man Rohr leitungen verlegen und Erdwärme nutzen. There are enough mines and mines to be shut down that no longer run out can be operated for economic reasons. There you can tube Lay lines and use geothermal energy.

Wenn man eine Rohrleitung einige 100 m oder 1000 m tief in der Erde anordnet, und am Anfang und am Ende dieser Rohrleitung ein Verbindungs rohr zur Erdoberfläche legt, so braucht man nur kaltes Wasser auf einer Rohrseite der Erdoberfläche einzufüllen, um auf der anderen Rohrseite der Erdoberfläche warmes Wasser zu erhalten. Zweckmäßigerweise wird aber ein Rohrverbundsystem mit Umschaltmöglichkeiten zu verschiedenen Rohr führungen in der Erde vorgesehen, um ständig gleiche Wassertemperaturen zu erhalten.If you have a pipe some 100 m or 1000 m deep in the ground arranges, and a connection at the beginning and end of this pipeline pipe to the surface of the earth, you only need cold water on one Pipe side of the earth surface to fill in on the other side of the pipe To receive warm water from the earth's surface. However, expediently a pipe system with switching options for different pipes guides provided in the earth to keep water temperatures constant to obtain.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, vor allem aus Flüssigkeiten von 40-80°C, die in Sonnenkollektoren und durch Erdwärme genügend gegeben ist, mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung in mechanische und elektrische Energie umzuwandeln. Dabei soll vor allem eine umweltfreundliche regelbare Energieerzeugungsmöglichkeit aufgezeigt werden.The present invention is therefore based on the object, especially from Liquids from 40-80 ° C, in solar panels and by geothermal energy is given sufficiently by means of the device according to the invention in convert mechanical and electrical energy. Above all, one environmentally friendly, controllable energy generation options are shown.

Im nachfolgenden soll die Erfindung näher anhand von in der Zeichnung dar gestellten vorzugsweisen Ausführungsformen erläutert werden. In der Zeichnung zeigtIn the following, the invention will be explained in more detail with reference to in the drawing preferred embodiments are explained. In the drawing shows

Fig. 1 einen Schnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Gehäuse und anderen Bauteilen entlang der Drehachse M, Fig. 1 shows a section of the inventive device with a housing and other components along the axis of rotation M,

Fig. 2a einen Schnitt durch die Darstellung der Fig. 1 entlang der Schnittlinie C-C, schematisch dargestellt,Shown Fig. 2a shows a section through the representation of Fig. 1 taken along section line CC schematically

Fig. 2b eine weitere mögliche erfindungsgemäße Ausführung aus der Sicht der Zeichenebene in Fig. 1 (im Schnitt aufgezeigt), FIG. 2b shows a further possible embodiment according to the invention from the perspective of the plane of the drawing in Fig. 1 (shown in section),

Fig. 3 eine schematische Darstellung mit einem Umwandlungspunkt. Fig. 3 is a schematic representation with a transformation point.

In Fig. 1 ist mit 1 ein erster Wärmeaustauscher mit großem Radialabstand gekennzeichnet. Dieser Wärmeaustauscher besteht aus 2 Teilen, die mit den Bezugszeichen 20 und 21 versehen sind. Der Teil 21 ist an einem Rotor 2 angeordnet, der in Lagern 37 und 38 drehbar gelagert ist und mit einem Antriebsmotor 48 über eine Antriebswelle 49 ein Ritzel 62 und 1 Zahnrad 63 antreibbar ist. In dem Teil 21 des ersten Wärmeaus tauschers sind Heizschlangenrohre angeordnet, in welchen die zu erwärmende Flüssigkeit 5 in der mit 7 bezeichneten Richtung strömt. Nach der Erwärmung in dem ersten Wärmetauscher 1 fließt die Flüssigkeit 5 über die Rohrleitung 16 zu dem zweiten Wärmeaustauscher 6.In Fig. 1, 1 denotes a first heat exchanger with a large radial distance. This heat exchanger consists of 2 parts, which are provided with the reference numerals 20 and 21 . The part 21 is arranged on a rotor 2 which is rotatably mounted in bearings 37 and 38 and can be driven by a drive motor 48 via a drive shaft 49, a pinion 62 and 1 gear 63 . In the part 21 of the first heat exchanger, heating coil tubes are arranged, in which the liquid 5 to be heated flows in the direction designated 7 . After heating in the first heat exchanger 1 , the liquid 5 flows via the pipeline 16 to the second heat exchanger 6 .

Der zweite Teil 20 des ersten Wärmeaustauschers 1 ist an einem Stator 10 angeordnet. Erwärmte Flüssigkeit wird über die Rohrleitung 11 dem ersten Wärmeaustauscher zugeführt, und über eine Rohrleitung 12 dem ersten Wärme austauscher entzogen, nachdem der Wärmeaustausch stattgefunden hat. Die Strömungsrichtung der Flüssigkeit 3 wird durch das Bezugszeichen 9 gekenn zeichnet.The second part 20 of the first heat exchanger 1 is arranged on a stator 10 . Heated liquid is supplied to the first heat exchanger via the pipe 11 , and withdrawn from the first heat exchanger via a pipe 12 after the heat exchange has taken place. The direction of flow of the liquid 3 is marked by the reference numeral 9 .

Der Stator 10 ist fest mit einem zweiten vorzugsweise als Achse ausgebildeten Stator 27 mittels hülsenförmigen Ansätzen 17 und 19 verbunden. Die Wärme übertragung im ersten Wärmeaustauscher 1 erfolgt vorzugsweise durch Wärmestrahlung, wobei im ersten Wärmeaustauscher die Strahlungsoberfläche durch Wellenform oder auf andere geeignete Weise vorzugsweise vergrößert wird. Der Stator 10 mit dem Wärmeaustauscher 20 umschließt den Rotor 2 kreisförmig, während der Wärmeaustauscherteil 21 im Rotor 2 nur 1 Segment ausfüllt, wie aus der Fig. 2 hervorgeht.The stator 10 is fixedly connected to a second stator 27, preferably in the form of an axis, by means of sleeve-shaped projections 17 and 19 . The heat transfer in the first heat exchanger 1 is preferably carried out by heat radiation, the radiation surface in the first heat exchanger preferably being increased by waveform or in another suitable manner. The stator 10 with the heat exchanger 20 surrounds the rotor 2 in a circular manner, while the heat exchanger part 21 in the rotor 2 fills only 1 segment, as can be seen from FIG. 2.

Weiterhin ist in Fig. 1 mit 6 ein zweiter Wärmeaustauscher bezeichnet, welcher aus den Teilen 22 und 23 besteht. Das Teil 22 ist an dem Rotor 2 angeordnet und rotiert somit ebenfalls. Durch den Teil 22 des zweiten Wärme austauschers führt eine Rohrleitung, in welcher die Flüssigkeit 5 vorzugsweise durch Strahlung abgekühlt wird. Die Strömungsrichtung der Flüssigkeit 5 wird mit dem Bezugszeichen 24 angedeutet. Die Kühlflüssigkeit 8, die zum Abkühlen der Flüssigkeit 5 erforderlich ist, ist in dem Teil 23 des zweiten Wärmeaustauschers 6 enthalten, und in einer als Stator ausgebildeten Achse 27 angeordnet. Der Teil 23 des zweiten Wärmeaustauschers 6 umschließt die Achse 27 vorzugsweise an ihrem gesamten Umfang, während der Teil 22 des Wärmeaustauschers in dem Rotor 2 nur in einem Segment angeordnet ist, wie aus Fig. 2 hervorgeht. Furthermore, 6 in FIG. 1 denotes a second heat exchanger, which consists of parts 22 and 23 . The part 22 is arranged on the rotor 2 and thus also rotates. Through the part 22 of the second heat exchanger leads a pipe in which the liquid 5 is preferably cooled by radiation. The direction of flow of the liquid 5 is indicated by the reference numeral 24 . The cooling liquid 8 , which is required for cooling the liquid 5 , is contained in the part 23 of the second heat exchanger 6 and is arranged in an axis 27 designed as a stator. The part 23 of the second heat exchanger 6 preferably surrounds the axis 27 over its entire circumference, while the part 22 of the heat exchanger in the rotor 2 is arranged only in one segment, as can be seen from FIG. 2.

Die Kühlflüssigkeit des Wärmeaustauscherteiles 23 wird vorzugsweise durch eine Zuführleitung 25 zugeführt, und eine Ablaufleitung 28 aus dem zweiten Wärmeaustauscher herausgeführt. Die Strömungsrichtung der Flüssigkeit 8 wird durch das Bezugszeichen mit dem Pfeil 29 gekennzeichnet.The cooling liquid of the heat exchanger part 23 is preferably supplied through a supply line 25 , and an outlet line 28 is led out of the second heat exchanger. The direction of flow of the liquid 8 is identified by the reference symbol with the arrow 29 .

In dem ersten Wärmeaustauscher 1, der aus den Teilen 21 und 20 besteht, sind in Fig. 1 die Rohrschlangen wellenförmig angedeutet, die jedoch vor zugsweise - wie in Fig. 3 aufgezeigt - ausgebildet sind. Die Wärmeüber tragung erfolgt vorzugsweise durch Strahlung, kann aber auch durch Berührung erfolgen, wenn zwischen dem Wärmeaustauscherteil 20 und dem Wärmeaus tauscherteil 21 eine Füllflüssigkeit angeordnet ist, welche die Berührung herstellt. Selbstverständlich können die Wärmeaustauscherteile auch nur mittels glatter Flächen Wärme abgeben, wie am Beispiel der Wärmeaustauscherteile 22 und 23 ebenfalls angedeutet ist. Vorzugsweise werden die Rohre 84 u. 86 in Berührungsnähe gebracht, wie am ersten Wärmeaustauscher dargestellt ist. Die Flüssigkeit 3, die zu dem stationären Teil 20 des Wärmeaustauschers 1 führt, ist vorzugsweise auf 70° erwärmt, wenn sie in den Wärmeaustauscher 1 eintritt. Die Flüssigkeit 8, die zu dem stationären Wärmeaustauscherteil 23 geführt wird, hat vorzugsweise eine Temperatur von ca. 10-20°C. Es können aber auch andere Temperaturen gewählt werden.In the first heat exchanger 1 , which consists of the parts 21 and 20 , the coils are indicated in a wave-shaped manner in FIG. 1, but are preferably formed before, as shown in FIG. 3, before. The heat transfer is preferably carried out by radiation, but can also be done by touch if a filling liquid is arranged between the heat exchanger part 20 and the heat exchanger part 21 , which produces the contact. Of course, the heat exchanger parts can also give off heat only by means of smooth surfaces, as is also indicated in the example of the heat exchanger parts 22 and 23 . Preferably, the tubes 84 u. 86 brought into contact, as shown on the first heat exchanger. The liquid 3 , which leads to the stationary part 20 of the heat exchanger 1 , is preferably heated to 70 ° when it enters the heat exchanger 1 . The liquid 8 , which is fed to the stationary heat exchanger part 23 , preferably has a temperature of approximately 10-20 ° C. However, other temperatures can also be selected.

Die Flüssigkeit in dem Rohrsystem 5 wird bei drehendem Rotor in Um lauf versetzt, wenn eine Erwärmung in dem ersten Wärmeaustauscher 1 mit dem größeren Radialabstand, und eine Abkühlung der Flüssigkeit 5 in dem zweiten Wärmeaustauscher 6 mit dem kleineren Radialabstand erfolgt. Dieser in dem Rohrsystem 14 erzwungene Umlauf wird mittels einer Turbine 30 in mechanische Energie umgesetzt und kann dann mittels Dynamo in elektrische Energie umgewandelt werden. Der Umlauf der Flüssig keit wird dadurch erreicht, daß bei Erwärmung der Flüssigkeit 5 eine Änderung der Dichte erfolgt. Die Flüssigkeit wird leichter. Ein ähnlicher Vorgang ist beim Warmwasserkreislauf der Hausheizung gegeben. Wird das Wasser im Keller erwärmt, so steigt es nach oben in den ersten Stock, während das kalte Wasser wieder in den Keller zurückfließt. Dieser Vorgang wird auch als Thermosiphon bezeichnet.The liquid in the pipe system 5 is rotated when the rotor is rotating, if heating in the first heat exchanger 1 with the larger radial distance, and cooling of the liquid 5 takes place in the second heat exchanger 6 with the smaller radial distance. This circulation forced in the pipe system 14 is converted into mechanical energy by means of a turbine 30 and can then be converted into electrical energy by means of a dynamo. The circulation of the liquid speed is achieved by changing the density when the liquid 5 is heated. The liquid becomes lighter. A similar process applies to the hot water circuit of the house heating. If the water in the basement is heated, it rises to the first floor, while the cold water flows back into the basement. This process is also known as a thermosiphon.

Allerdings lassen sich bei dem Rotor Drehzahlen erreichen, die ein Vielfaches der Gravitationskraft g ausmachen, und bei einem entsprechenden Ausdehnungs faktor der Flüssigkeit 5 sind die Umlaufgeschwindigkeiten hoch. However, speeds can be achieved in the rotor that make up a multiple of the gravitational force g , and with a corresponding expansion factor of the liquid 5 , the circulation speeds are high.

Die Symmetrieachse M liegt vorzugsweise gleichzeitig im Mittelpunkt der Achse 27.The axis of symmetry M preferably lies simultaneously in the center of the axis 27 .

Die in Fig. 1 oberhalb der Achse M aufgezeigten Bauteile können nochmals unterhalb der M-Linie angeordnet werden, was durch die strichlierte Linie mit dem Bezugszeichen 51 vereinfacht ausgedrückt werden soll. Es ist auch möglich, den Teil des Rotationskörpers unterhalb der M-Linie als Gegenge wicht auszubilden. Schließlich ist auch denkbar, den zweiten Wärmeaustauscher an der M-Linie anzuordnen.The components shown above the axis M in FIG. 1 can again be arranged below the M line, which is to be expressed in simplified form by the dashed line with the reference symbol 51 . It is also possible to form the part of the rotating body below the M line as a counterweight. Finally, it is also conceivable to arrange the second heat exchanger on the M line.

In dem stationären und dem rotierenden Teil des ersten Wärmeaustauschers sind Rohrschlangen 80 und 82 angeordnet, wodurch Wärme von der Flüssig keit 3 auf die Flüssigkeit 5 übertragen wird.In the stationary and the rotating part of the first heat exchanger coils 80 and 82 are arranged, whereby heat from the liquid speed 3 is transferred to the liquid 5 .

In dem stationären und rotierenden Teil des zweiten Wärmeaustauschers sind Rohrschlangen 84 und 86 angeordnet, und es wird der Flüssigkeit 5 Wärme entzogen. Selbstverständlich können mehrere Rohrschlangen 80 oder 82 oder 84 oder 86 hintereinander angeordnet werden, und es können auch die Rohre 80 oder 82 oder 84 oder 86 um 90° versetzt angeordnet sein, was durch Rohr querschnitte mit den Bezugszeichen 81, 83, 85 und 89 ausgedrückt werden soll. Coils 84 and 86 are arranged in the stationary and rotating part of the second heat exchanger, and heat is extracted from the liquid 5 . Of course, several pipe coils 80 or 82 or 84 or 86 can be arranged one behind the other, and the pipes 80 or 82 or 84 or 86 can also be arranged offset by 90 °, which is expressed by pipe cross sections with the reference numerals 81, 83, 85 and 89 shall be.

Weiterhin ist folgendes zu beachten:The following should also be noted:

Einerseits erfolgt im Rohr 16 eine Annäherung der erwärmten Flüssigkeits teilchen an die Drehachse M, und im Rohr 15 eine Abstandsvergrößerung der abgekühlten Flüssigkeitsteilchen von der Drehachse M. Andererseits erfolgt eine Rotation der Rohre 15 und 16 mit den darin enthaltenen Flüssigkeitsteilchen um eine feste Achse.On the one hand, in the tube 16 the heated liquid particles come closer to the axis of rotation M , and in the tube 15 an increase in the distance of the cooled liquid particles from the axis of rotation M. On the other hand, the tubes 15 and 16 with the liquid particles contained therein rotate about a fixed axis.

Durch Zuführung von Wärme erhöht sich die Molekularenergie der Flüssig keitsmoleküle 5, verbunden mit einer Ausdehnung, und die Flüssigkeit wird leichter. Durch Abkühlen der Flüssigkeit 5, d. h. durch Entzug von Wärme, nimmt die Molekularenergie der Flüssigkeitsmoleküle ab, verbunden mit einer Verkleinerung des Molekularabstandes, wodurch die Flüssigkeit schwerer wird.By adding heat, the molecular energy of the liquid molecules 5 increases , associated with an expansion, and the liquid becomes lighter. By cooling the liquid 5 , ie by removing heat, the molecular energy of the liquid molecules decreases, combined with a decrease in the molecular distance, which makes the liquid heavier.

Dabei bleibt das Volumen der umlaufenden Flüssigkeit 5 unverändert groß erhalten, wenn Zufuhr und Abfuhr von Wärme in dem ersten und zweiten Wärmeaustauscher entsprechend geregelt sind. Die Masse der Flüssigkeit 5 kann also unabhängig von der größeren oder kleineren Dichte insgesamt gesehen volumenmäßig weder vergrößert noch verkleinert werden, wenn Wärmezufuhr und Wärmeentzug entsprechend geregelt sind.The volume of the circulating liquid 5 remains unchanged when the supply and removal of heat in the first and second heat exchangers are regulated accordingly. The mass of the liquid 5 , regardless of the greater or lesser density, cannot be increased or decreased in volume as a whole if the supply and withdrawal of heat are regulated accordingly.

Dabei entsteht eine Druckdifferenz zwischen den Rohren 15 und 16, und zwar in den Rohrteilen, die einen großen Radialabstand aufweisen. Dies führt zu einem Umlauf der Flüssigkeit. This creates a pressure difference between the tubes 15 and 16 , specifically in the tube parts that have a large radial distance. This leads to a circulation of the liquid.

Zur weiteren Erläuterung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Energie bilanzbetrachtung und Leistungsbetrachtung sollen die nachfolgenden Vergleiche dienen.To further explain the device according to the invention with energy balance sheet analysis and performance analysis are the following Serve comparisons.

Könnte man die Gravitationskraft g um den Faktor 100 erhöhen, so würde auch die Druckdifferenz zwischen der Vorlaufleitung und Rücklaufleitung einer Haus-Warmwasserheizung 100× größer sein, und der Umlauf der Heiz flüssigkeit würde entsprechend schneller erfolgen. Bei einer angenommenen Gravitationskraft von g = 0 würde dann überhaupt kein Umlauf mehr erfolgen.If the gravitational force g could be increased by a factor of 100, the pressure difference between the flow line and the return line of a domestic hot water heater would be 100 times greater, and the circulation of the heating liquid would take place correspondingly faster. With an assumed gravitational force of g = 0, no rotation would then take place at all.

Nun kann ein solcher Naturumlauf einer Warmwasserheizung eines Hauses nicht von selbst erfolgen. Im Keller des Hauses ist dazu eine Heizquelle installiert. Wenn man in diesen Warmwasserkreislauf eine kleine Flügel radturbine anordnet, so kann man mechanische Energie entnehmen. Bei der angenommenen Gravitationskraft g = 100 erhöht sich die Energie, die durch eine Flügelradturbine entnehmbar ist, erheblich. Dies läßt sich nun auf folgende Weise klären:Such a natural circulation of hot water heating in a house cannot take place by itself. A heating source is installed in the basement of the house. If you arrange a small vane wheel turbine in this hot water circuit, you can extract mechanical energy. With the assumed gravitational force g = 100, the energy that can be extracted by a vane wheel turbine increases considerably. This can now be clarified in the following way:

Nach dem ersten Hauptsatz der Wärmelehre findet sich die einem Körper zugeführte Wärmemenge Q restlos wieder in der Änderung Δ U seiner inneren Energie und der von ihm geleisteten Arbeit W (zitiert nach WESTPHAL/Physik) und nach der Formel Q = Δ U+W.According to the first law of thermodynamics, the amount of heat Q supplied to a body can be found again in the change Δ U in its internal energy and the work W it does (cited according to WESTPHAL / Physics) and in the formula Q = Δ U + W.

Bezogen auf die Hausheizung läßt sich sagen, daß die Wärmemenge Δ U zu den zu heizenden Räumen im ersten und zweiten Stock geführt wird, während die geleistete Arbeit W in Form von mechanischer Energie an der Flügelradturbine meßbar ist. Die mechanische Energie kann also durch Abgabe von Molekularenergie aus dem Warmwasserkreislauf energiebilanz mäßig erklärt werden.Based on the house heating, it can be said that the amount of heat Δ U is led to the rooms to be heated on the first and second floors, while the work W can be measured in the form of mechanical energy on the vane wheel turbine. The mechanical energy can therefore be explained in terms of energy balance by supplying molecular energy from the hot water circuit.

Eine Analogie liegt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vor, wobei je doch nicht die Gravitationskraft, sondern die Fliehkraftstärke ausschlag gebend für die Umlaufgeschwindigkeit und die Erzeugung von mechanischer Energie zuständig ist. Bei einer Rotordrehzahl = 0 ist auch die Fliehkraft = 0, und es findet kein Umlauf der Flüssigkeit 5 in dem Rohr- und Wärmeaus tauschersystem 14 statt. Bei einem rotierenden Umlaufsystem 14 lassen sich in den Rohren 15 und 16 bei unterschiedlichen Flüssigkeitstemperaturen und hohem Ausdehnungskoeffizienten Fliehkräfte erreichen, die ein Vielfaches von der Gravitationskraft g betragen und eine große Druckdifferenz an den Rohrenden 15 und 16 mit dem größten Radialabstand hervorrufen. An analogy is present in the device according to the invention, but it is not the gravitational force but the centrifugal force which is decisive for the rotational speed and the generation of mechanical energy. At a rotor speed = 0, the centrifugal force = 0, and there is no circulation of the liquid 5 in the tube and heat exchanger system 14 instead. In a rotating circulation system 14 , centrifugal forces can be achieved in the tubes 15 and 16 at different liquid temperatures and high expansion coefficients, which are a multiple of the gravitational force g and cause a large pressure difference at the tube ends 15 and 16 with the greatest radial distance.

Diese Druckdifferenz führt zu einem schnellen Umlauf der Flüssigkeit 5 und kann die Flügelradturbine antreiben. Nach dem ersten Hauptsatz der Wärmelehre muß die an der Turbine meßbare mechanische Arbeit energie bilanzmäßig nachvollziehbar sein, und läßt sich durch eine Temperaturab nahme, die beispielsweise in der Rohrverbindung 16 auftreten kann, er klären. Geht man theoretisch davon aus, daß ca. 100 l Wasser von 70°C pro Sekunde vom ersten Wärmeaustauscher zugeführt werden und dabei 10°C in dem Wärmeaustauscher 1 an die Flüssigkeit 5 abgegeben werden, so entspricht dies während einer Zeitdauer von 24 Stunden
100 l × 10 Kcal × 3600 sec × 24 Stunden = 86 400 000 Kcal oder
86 400 000 Kcal × 4,1869 = 361 748 160 KJoule.This pressure difference leads to a rapid circulation of the liquid 5 and can drive the impeller turbine. According to the first law of thermal theory, the measurable mechanical work on the turbine energy must be traceable in the balance sheet, and can be measured by a temperature decrease, which can occur, for example, in the pipe connection 16 , he clarify. If one theoretically assumes that approx. 100 l of water at 70 ° C. per second are supplied from the first heat exchanger and 10 ° C. are given off to the liquid 5 in the heat exchanger 1 , this corresponds to a period of 24 hours
100 l × 10 Kcal × 3600 sec × 24 hours = 86 400 000 Kcal or
86,400,000 Kcal × 4.1869 = 361 748 160 KJoules.

Diese Wärmemenge kann in einer heißen Klimazone auf einer Fläche von 100 m × 100 m gewonnen werden.This amount of heat can be in a hot climate zone on an area of 100 m × 100 m can be obtained.

Nimmt man weiter an, daß die Solarzellen maximal 10% der Sonnenenergie nutzen und ca. 100 Watt pro qm Bestrahlungsfläche bringen, während Sonnen kollektoren zur Aufbereitung von warmem Wasser mit einem Wirkungsgrad von 60-70% arbeiten, so ist davon auszugehen, daß die vorgesehene Vor richtung insgesamt gesehen mindestens einen ähnlichen, wahrscheinlich einen wesentlich höheren Wirkungsgrad aufweisen kann als die Solarenergie. Das Warmwasser kann nämlich auch während der Nachtstunden in der Vorrichtung verarbeitet werden. Es ist also nicht wie bei den Solarzellen eine zusätzliche Energiespeicherung für die Nacht erforderlich. Selbst bei einem Wirkungsgrad von nur 5% für die vorgesehene Vorrichtung dürfte die Vorrichtung noch wirtschaftlicher sein als Solarenergie mit 10% Wirkungsgrad, die nur tagsüber und bei Sonnenschein einsetzbar ist. Assuming further that the solar cells a maximum of 10% of solar energy use and bring about 100 watts per square meter of irradiation area while sunbathing collectors for the treatment of warm water with an efficiency of 60-70% work, it can be assumed that the proposed pre overall direction at least one similar, probably one can have much higher efficiency than solar energy. The Hot water can namely in the device during the night are processed. So it is not an additional one like with solar cells Energy storage required for the night. Even with an efficiency of only 5% for the intended device, the device is still likely Be more economical than solar energy with 10% efficiency, which only works during the day and can be used in sunshine.

Zu dem Drehimpuls des Rotors ist folgendes zu vermerken:The following should be noted about the angular momentum of the rotor:

Der Rotor weist einen mechanischen Teil auf, bestehend aus dem Gehäuse und weist einen Flüssigkeitsteil auf.The rotor has a mechanical part consisting of the housing and has a liquid part.

Der Drehimpuls der mechanischen Teile bleibt beim Umlauf der Flüssigkeit unverändert. Die Wärmelehre kann auch als statistische Mechanik bezeichnet werden, weil es nicht möglich ist, alle kleinen Moleküle und ihre Wechsel wirkungen meßtechnisch zu erfassen. Auch in der Wärmelehre hat jedoch der Impulssatz seine Gültigkeit, und insgesamt kann der Drehimpuls des Rotors bei Umlauf der Massenteilchen der Flüssigkeit 5 nicht verändert werden.The angular momentum of the mechanical parts remains unchanged when the liquid circulates. Thermal theory can also be called statistical mechanics because it is not possible to measure all small molecules and their interactions by measurement. However, the set of impulses is also valid in thermal theory, and overall the angular momentum of the rotor cannot be changed when the mass particles of the liquid 5 circulate.

Der Rotor muß mittels Antriebsmotor zunächst angetrieben werden und dann vorzugsweise auf konstanter Drehzahl gehalten werden, damit der gewünschte Effekt eintreten kann.The rotor must first be driven by means of a drive motor and then preferably kept at a constant speed so that the desired Effect can occur.

Dabei sind mechanische Reibungsverluste, die sich beispielsweise bei konstanter Drehzahl ergeben, durch den Antriebsmotor auszugleichen. Hierbei sind die Reibungsverluste der mechanischen Teile, nicht aber die Reibung der Flüssigkeitsteilchen zu verstehen, denn der Drehimpuls der Flüssigkeitsteilchen ist bei konstanter Drehzahl des Rotors und dem beschriebenen Umlauf der Flüssigkeit 5 konstant.Mechanical friction losses, which occur, for example, at constant speed, must be compensated for by the drive motor. Here, the frictional losses of the mechanical parts are to be understood, but not the friction of the liquid particles, because the angular momentum of the liquid particles is constant at a constant speed of the rotor and the described circulation of the liquid 5 .

Die Turbine kann auch an anderer Stelle als in der Fig. 1 gezeigt in dem Rohrsystem 14 angeordnet sein, wobei auch eine zusätzliche Düsenanordnung vorgesehen werden kann.The turbine can also be arranged at a different location from that shown in FIG. 1 in the pipe system 14 , it also being possible to provide an additional nozzle arrangement.

Bei entsprechend hohen Drehzahlen des Rotors kann der zweite Wärmeaustauscher 6 auch entfallen.At correspondingly high rotational speeds of the rotor, the second heat exchanger 6 can also be omitted.

Der Antriebsmotor 48 erzeugt eine Drehbewegung des Rotors in gewünschter Drehzahlhöhe und muß lediglich die Reibung der mechanischen Teile (nicht der Flüssigkeitsteilchen) durch Arbeit ausgleichen, wenn eine konstante Drehzahl gehalten werden soll. The drive motor 48 produces a rotary movement of the rotor at the desired speed level and only has to compensate for the friction of the mechanical parts (not the liquid particles) by work if a constant speed is to be maintained.

Fig. 2a zeigt einen Schnitt durch Fig. 1 entlang der Schnittlinie C-C, wobei die ringförmigen Wärmeaustauscherteile 220 und 223 gezeigt werden, die in der Fig. 1 mit 20 und 23 bezeichnet sind und an dem Stator 10 bzw. 27 angeordnet sind, als auch die in einem Winkel segment des Rotors angeordneten Wärmeaustauscherteile 221 und 222, die in Fig. 1 mit 21 und 22 bezeichnet sind. Fig. 2a shows a section through Fig. 1 along the section line CC , showing the annular heat exchanger parts 220 and 223 , which are designated in Fig. 1 with 20 and 23 and are arranged on the stator 10 and 27 , respectively the arranged in an angular segment of the rotor heat exchanger parts 221 and 222 , which are designated in Fig. 1 with 21 and 22 .

Die Rohrleitungen, die den ersten Wärmeaustauscherteil 221 mit dem zweiten Wärmeaustauscherteil 222 verbinden und in dem Rotor 202 ange ordnet sind, sind mit 215 und 216 bezeichnet und liegen in der Zeichen ebene hintereinander.The pipes that connect the first heat exchanger part 221 to the second heat exchanger part 222 and are arranged in the rotor 202 are designated with 215 and 216 and lie in the plane of the characters one behind the other.

Es ist sinnvoll, 2 weitere Wärmeaustauscher um 180° versetzt, d. h. spiegel bildlich anzuordnen, was durch die Bezugszeichen 120 für einen ersten Wärme austauscherteil, und das Bezugszeichen 123 für einen weiteren zweiten Wärmeaustauscherteil ausgedrückt werden soll. Hierbei ist zu beachten, daß nur die im Rotor angeordneten Wärmeaustauscherteile zusätzlich anzuordnen sind, da ja die im Stator angeordneten Wärmeaustauscherteile ringförmig ausgebildet sind, wie aus Fig. 1 und Fig. 2 hervorgeht.It is useful to offset 2 further heat exchangers by 180 °, ie to arrange them in a mirror image, which is to be expressed by the reference symbol 120 for a first heat exchanger part, and the reference symbol 123 for a further second heat exchanger part. It should be noted that only the rotor is arranged in the heat exchanger components are additionally arrange, since the stator is arranged in the heat exchanger components are annular, as shown in FIG. 1 and FIG. 2 is apparent.

Damit das Gesamtvolumen der umlaufenden Flüssigkeit 250, die in den Wärme austauscherteilen 220 und 223 als auch in den Rohren 215 und 216 angeordnet ist, im Gesamtvolumen nicht verändert wird, muß Wärme gleichmäßig über die Wärmeaustauscher zugeführt und entzogen werden. Das gilt auch für das System 120/123 mit dem dazugehörigen Flüssigkeitsumlauf.So that the total volume of the circulating liquid 250 , which is arranged in the heat exchanger parts 220 and 223 as well as in the tubes 215 and 216 , is not changed in the total volume, heat must be supplied and withdrawn uniformly via the heat exchanger. This also applies to the system 120/123 with the associated liquid circulation .

Es kann sinnvoll sein, den zweiten Wärmeaustauscher direkt an der Drehachse anzuordnen, dann müssen die zweiten Wärmeaustauscher nicht - wie in der Fig. 2a gezeigt - radial nach außen gegenüber dem Drehpunkt M versetzt werden, sondern sie können dann zweckmäßigerweise hintereinander entlang der Drehachse M angeordnet sein.It may be useful to arrange the second heat exchanger directly on the axis of rotation, in which case the second heat exchangers do not have to be displaced radially outward relative to the pivot point M , as shown in FIG. 2a, but can then advantageously be arranged one behind the other along the axis of rotation M. be.

In Fig. 2b wird aufgezeigt, wie die Oberfläche des ersten Wärmeaustauschers durch Vergrößerung eine bessere Strahlungs- bzw. Berührungsfläche erhalten kann. Für den zweiten Wärmeaustauscher ist eine ähnliche Ausführungsform möglich. FIG. 2 b shows how the surface of the first heat exchanger can be given a better radiation or contact surface by enlarging it. A similar embodiment is possible for the second heat exchanger.

In Fig. 2b wirdIn Fig. 2b

1. shows a pipeline 208 from the drawing plane of FIG. 1, which is connected to the stator 209 as a heat exchanger part or is integrated in the stator, and
2. shows a pipeline 211 which is fixedly connected or integrated with the rotor 212 as a heat exchanger part.

Diese Rohrleitungen können einen runden quadratischen oder schlitzförmigen Querschnitt aufweisen, oder auch eine andere günstige Quer schnittsform haben. Zwischen der Rohrleitung 208 und der Rohrleitung 211 liegt ein Spalt 210, durch welchen eine Wärmestrahlung erfolgt. Dieser Spalt 210 kann auch mit Flüssigkeit ausgefüllt sein, damit die Wärmeüber tragung durch Konvektion erfolgt. Die Rohrleitungen können auch senkrecht zur Zeichenebene der Fig. 2b angeordnet sein, wie mit dem Bezugszeichen 300 ausgedrückt werden soll. Diese Rohre 300 umschließen dann ringförmig die Drehachse M. Die Ausführungsform der Fig. 2b bietet eine gute Wärmeüber tragungsmöglichkeit.These pipes can have a round square or slit-shaped cross section, or have another cheap cross-sectional shape. Between the pipeline 208 and the pipeline 211 there is a gap 210 through which heat radiation takes place. This gap 210 can also be filled with liquid so that the heat transfer takes place by convection. The pipes can also be arranged perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 2b, as is to be expressed by reference number 300 . These tubes 300 then surround the axis of rotation M in a ring. The embodiment of Fig. 2b offers a good heat transfer possibility.

In Fig. 3 wird ein Flüssigkeitsumlauf 314 aufgezeigt, der in der Fig. 1 mit 14 bezeichnet ist, bei welchem die Flüssigkeit 305 verdampft. FIG. 3 shows a liquid circulation 314 , which is designated by 14 in FIG. 1, in which the liquid 305 evaporates.

Bei der Rotation des Flüssigkeitsumlaufes 14 wird die Flüssigkeit 305, nachdem sie im ersten Wärmeaustauscher 301 erwärmt wurde, in dem Rohr abschnitt 316 in Richtung der Drehachse M bewegt. Dies ist völlig identisch mit den bisherigen Beschreibungen der Fig. 1 und 2.In the rotation of the liquid circulation 14 , the liquid 305 , after it has been heated in the first heat exchanger 301 , section 316 in the pipe in the direction of the axis of rotation M is moved. This is completely identical to the previous descriptions of FIGS. 1 and 2.

Der in der Flüssigkeit 5 herrschende Druck wird durch die Fliehkraft erzeugt und nimmt bei Verringerung des Radialabstandes ab, und erreicht schließlich einen Punkt, bei dem die Flüssigkeit in den gasförmigen Zustand übergeht, wie durch die radiale Abstandslinie mit dem Bezugszeichen 310 ausgedrückt werden soll.The pressure prevailing in the liquid 5 is generated by the centrifugal force and decreases as the radial distance decreases, and finally reaches a point at which the liquid changes into the gaseous state, as is to be expressed by the radial distance line with the reference number 310 .

Danach wird der gasförmige Stoff in dem zweiten Wärmeaustauscher 306 durch Entzug von Wärme wieder verflüssigt, und die Flüssigkeit 305 wird durch eine Rohrleitung 315 wieder dem ersten Wärmeaustauscher zugeführt. Die dabei entstehende Strömung wird oder kann, wie bereits in den Fig. 1 und 2 be schrieben wurde, mittels einer Turbine 330 in mechanische bzw. danach mit Dynamo in elektrische Energie umgewandelt werden. Die Turbine kann z. B. an der eingezeichneten Stelle, die mit dem Bezugszeichen 330 versehen ist, angeordnet sein oder auch an jeder beliebigen anderen geeigneten Stelle angeordnet werden.The gaseous substance in the second heat exchanger 306 is then liquefied again by removing heat, and the liquid 305 is fed back to the first heat exchanger through a pipe 315 . The resulting flow is or can be, as has already been described in FIGS. 1 and 2, be converted by means of a turbine 330 into mechanical or afterwards with dynamo into electrical energy. The turbine can e.g. B. at the location shown, which is provided with the reference numeral 330 , be arranged or be arranged at any other suitable location.

Claims

1. Energy generating device, characterized in that in a first stationary heat exchanger part ( 20 ), ( 220 ) with a large radial distance, a heated liquid ( 3 ) or a heated gas ( 3 ) can be arranged to flow through, and that in a further rotatable part ( 21 , 221, 120 ) of the first heat exchanger, a liquid ( 5 ) or a gas ( 5 ) to be heated can be provided by flow, and that in a second rotatable heat exchanger part ( 22, 222, 123 ) of a second heat exchanger with a smaller radial distance a liquid ( 5 ) or a gas ( 5 ) can be arranged flowing through, which can be cooled by means of a second heat exchanger part ( 23, 223 ), and that between the first heat exchanger ( 1 ) and the second heat exchanger ( 6 ) a pipe connection ( 15 , 16, 215, 216 ) can be arranged, and that the circulating or circulating liquid ( 5 ) or gas ( 5 ) drives a turbine ( 30 ) and thereby generate mechanical energy gt.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the heat exchanger part ( 20 ), ( 220 ) and ( 23 ) and ( 223 ) in a stator ( 10 ) or ( 27 ) can be arranged, and that the heat exchanger parts ( 21, 221, 120 ) and ( 22, 222, 123 ) can be rotatably arranged in a rotor ( 2, 202 ) and are connected to one another by means of pipelines ( 15, 16, 215, 216 ), and that the rotor in bearings ( 37, 38 ) is rotatably mounted and can be driven by means of a motor ( 48 ).

3. Device according to the preceding claim, characterized in that the drivable rotor is arranged in a housing ( 10 ) formed as a stator, the housing ( 10 ) being held firmly on the axis ( 27 ) by means of annular projections.

4. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the first heat exchanger part ( 20 ), ( 220 ) warm liquid or a gas ( 3 ) via a pipe ( 11 ) and via a pipe ( 12 ) is led out, and that in the heat exchanger part ( 23 ) cold liquid or a gas is supplied via a pipe ( 25 ) and is led out of the heat exchanger part via a pipe ( 28 ).

5. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the liquid speed ( 5 ) has a large coefficient of expansion.

6. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that a constant amount of heat is supplied in the first heat exchanger at a constant speed, and a constant heat removal takes place in the second heat exchanger so that the total volume of the liquid ( 5 ) is retained and Coriolis forces at Circulation of the liquid ( 5 ) can be compensated.

7. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the liquid ( 5 ) at a radial distance ( 310 ) changes into a gaseous state, and is liquefied again in the second heat exchanger.

8. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that the second heat exchanger is arranged directly on the axis of rotation in order to avoid centrifugal forces in the second heat exchanger, and that when using a plurality of second heat exchangers these are arranged one behind the other along the axis of rotation M. are.

9. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the pipes to be flowed through are arranged in the sectional plane of FIG. 2b perpendicular to the plane of the drawing.

10. Apparatus according to one or more of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger parts ( 20 ) and ( 23 ) enclose the axis of rotation M in a ring.

11. Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the second heat exchanger can be omitted entirely if the temperature drop in line 16 is large enough at high speeds of the rotor.