DE4308829A1

DE4308829A1 - Solarmotor

Info

Publication number: DE4308829A1
Application number: DE4308829A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Schaper
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1993-03-19
Publication date: 1993-09-30

Description

Es ist bekannt, daß 1816 R. STIRLING eine Wärmekraft maschine zum Patent angemeldet hat, worin, vereinfacht beschrieben, zwei Kolben ein Gas zwischen einem kalten und einem beheizten Zylinder hin- und herschieben. Beheizt wird von außen durch Sonnenstrahlen oder belie bige Brennstoffe.

Bei Verwendung von Sonnenstrahlen mit einem neuartigen Membranbrennspiegel (Solarmotor) wurde 1985 von der deutschen Industrie ein Wirkungsgrad von 27% bei 50 kW elektrische Leistung erreicht. (Quelle: R.Weber "Erneuer bare Energie 2" Olyntus-Verlag S. 208, 1986). Vorliegender Erfindung liegt nun nicht das Problem zu grunde, noch höhere Wirkungsgrade als die oben genannten zu erreichen, sondern es gilt einen Solarmotor zu ent wickeln, der so kostengünstig in der Herstellung ist, daß dessen elektrischer Kilowattpreis pro Stunde günstiger liegt als der für fossile Brennstoffe, bei Einberechnung der Herstellungskosten des jeweiligen Kraftwerks. Diese Ziele werden durch die, in den Patentansprüchen 1-11 aufgeführten Merkmale gelöst.

Die mit der Erfindung erreichten Vorteile bestehen darin, daß Kurbelwelle, Zylinderkolben und Kolbengestänge wegfallen, daß die Fläche der, für diese Motorart typischen äußeren Erhitzung des Motorraums, bei vorliegender Erfindung größer als beim STIRLING-Motor ist; hinzu kommt die relative Vergrößerung der eigentlichen Kolbenfläche (Hubraum) im Verhältnis zum Gewicht und zur Größe des Motors; letzteres könnte die in der Konstruktion (Hubkolben) be dingten Leistungsvorteile eines weiterentwickelten STIRLING Motors ausgleichen, evtl. übertreffen.

Ein weiterer Vorteil ist die weniger aufwendige Verwendung eines Rinnenbrennspiegels im Vergleich zu einem Hohlspiegel.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeich nungen 1, 2a, b, Anlage 1, dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:

Zeichnung 1 zeigt den Solarmotor insgesamt mit
1. Rinnenbrennspiegel, der Sonne nachführbar,
2. Wärmekraftmaschine mit Generator.

Es zeigen Zeichnung 2a und b:
insgesamt die Wärmekraftmaschine im Querschnitt (2a) und im Längsschnitt von A nach B (2b), im Einzelnen:
1. linke Achse,
2. rechte Achse,
3. linker Rotor,
4. rechter Rotor,
5. Motorgehäuse,
6. Verdichrungsraum,
7. Verdampfungsraum,
8. länglicher Zahn (Kolbenplatte),
9. längliche Nut (Aufnehmer für 8),
10. länglicher zweiter Zahn (Kolbenplatte),
11. längliche zweite Nut, Aufnehmer für 10,
12. Rinnenbrennspiegel, seitenverkehrt und nicht maßstabsgetreu,
13. Luftkühlungsöffnungen durch die hohlen Achsen,
14. Wasserkühlsystem,
15. Wasserkühler,
16. Dichtungsbolzen,
17. Dichtungsbolzen auf Kolbenplatten,
18. Kühlwasserpumpe,
19. Ventilator für den Wasserkühler,
20. Luftkühlungssystem mit Ventilator,
21. Kugellager,
22. Verbindung zwischen linkem und rechtem Rotor über Zahnräder.

Aus Zeichnung 2a, b stellen 1 und 2 die hohlen Achsen zweier röhrenförmiger Rotoren 3, 4 dar, die in einem länglichen Motorgehäuse 5 drehen. Beide sind außerhalb des Motor gehäuses über Zahnräder 22 miteinander verbunden, so daß sie im Gleichtakt laufen.

Der rechte Rotor 4 ist der eigentliche Arbeitskolben. Das Motorgehäuse hat auf der rechten Seite einen größeren Wandabstand zum Rotor als links, so daß dort ein Verdichtungs raum 6 und ein Verdampfungsraum 7 entstand. Durch diese Räume laufen die eigentlichen Kolben, und zwar zwei an den rechten Rotor angebrachte, längliche Platten 8, 10 die, einander gegenüberliegend, mit ihren Dichtungsschie nen auf ihren Spitzen 17 die Verdichtungs-und Verdampfungs räume gasdicht hinter und vor sich abschließen.

Der linke Rotor 3 dient mit seinen längsseits eingefrästen Kerben 9, 11 als Aufnehmer für die Kolbenplatten 8, 10 und als Verdichtungsraumbildner, dadurch daß ein optimal berechneter Spalt 6 zwischen den beiden Rotoren als Ver dichtungsraum konstruiert ist.

Der linke Rotor ist an den Eintrittsstellen zum Verdichtungs raum, entlang dem Motorgehäuse, mit Dichtungsschienen 16 be stückt, die dort mögliche Undichtigkeiten durch Gasfluß ver meiden.

In den Verdichtungs-und Verdampfungsräumen befindet sich eine niedrigsiedende Flüssigkeit.

Die Funktionsweise des Motors sei im folgenden anhand des Umlaufs der beiden Kolbenplatten 8, 10 beschrieben:. Der eine Kolben 8 tritt, nachdem er im Verdichtungsraum 6 die Nut (Kerbe 9) verlassen hat, in den Verdampfungsraum ein, der durch die konzentrierte Sonneneinstrahlung sehr heiß ist. Die gegenüberliegende Kolbenplatte (10) drückt die auf der Unterseite des Motors gekühlte, niedrigsiedende Flüssigkeit derweil durch den Verdichtungsraum komprimiert hinter den Kolben 8 her in den Verdampfungsraum, wo sie stark expan diert und so den Kolben 8 vorantreibt.

Wenn Kolben 10 endlich die Nut 11 erreicht hat, wiederholt sich der Arbeitsgang mit diesem Kolben, usw. Der Arbeitsprozess der Wärmekraftmaschine ist dem Idealpro zeß angepaßt, der sich in vier Zustände gliedert:
1. Das Arbeitsmedium wird unter Wärmeentzug verdichtet,
2. Erwärmung des verdichteten Arbeitsmediums,
3. Expansion des Arbeitsmedium unter Wärmezufuhr,
4. Wärmeentzug des expandierten Arbeitsmediums.

Claims

1. Solarmotor, dadurch gekennzeichnet, daß er sich zu sammensetzt aus einer sonnenbeheizten Wärmekraftmaschine und einem Generator, und für eine einfache, kostengünstige Bauweise optimale Wirkungsgrade erzielt.

2. Solarmotor, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die obere Seite der Wärmekraftmaschine durch Sonnenkraft, gebündelt im Rinnenbrennspiegel, beheizt wird, die untere Seite durch ein Kühlsystem gekühlt wird.

3. Solarmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekraftmaschine so beschaffen ist, daß sie läng liche Kreiskolben besitzt, die eine längliche Ausdehnung des Motors bewirken, sodaß ein Rinnenbrennspiegel eine große Fläche erhitzen kann.

4. Solarmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekraftmaschine so gestaltet ist, daß sich in einem tonnenartigen, länglichen Motorgehäuse zwei längliche Röhren (Kreiskolben) befinden, die jeweilig ihre Achsen drehen, die durch das Motorgehäuse nach außen gehen und durch Zahnräder miteinander verbunden sind.

5. Solarmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekraftmaschine so gestaltet ist, daß das Motor gehäuse auf der rechten Seite zur in Anspruch 4 erwähnten Röhre einen bestimmten Abstand besitzt, so daß dadurch ein sog. Verdichtungsraum und ein Verdampfungsraum ent stand.

6. Solarmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekraftmaschine so gestaltet ist, daß auf die rechte Röhre zwei längliche Zähne (Platten) befestigt sind, die die eigentlichen Kolben bilden, und die, mit Dichtungsschie nen auf ihren Spitzen, die Verdichtungs- und Verdampfungs räume gasdicht vor- und hinter sich abschließen.

7. Solarmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekraftmaschine so gestaltet ist, daß die linke Röhre mit ihren, in Längsrichtung eingefrästen Kerben (Nut) als Aufnehmer für die Kolben (s. Anspruch 6) und als "Verdichtungsraumbildnerin" dient.

8. Solarmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekraftmaschine so gestaltet ist, daß sich im Verdichtungsraum und im Verdampfungsraum (s. Anspruch 5) eine niedrigsiedende Flüssigkeit (z.B: Ammoniak) befindet.

9. Solarmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Wärmekraftmaschine ein Rinnenbrennspiegel instal liert ist, dessen Brennlinie die rechte Oberfläche des Motorgehäuses bildet.

10. Solarmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmekraftmaschine so gestaltet ist, daß durch die hohlen Achsen der Kreiskolbenröhren zur Kühlung der niedrig siedenden Flüssigkeit und zur Wärmeabfuhr der Verdichtungs wärme, kühle Frischluft geblasen wird.

11. Solarmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiskolbenröhren an ihren Stirnseiten durch Dichtungs ringe gegen Gesundichtigkeit gesichert sind, und die linke Kolbenröhre durch Dichtungsschienen am inneren Motorge häuse, kurz vor ihrem Eintritt in den Verdichtungs- bzw. Verdampfungsraum.