Einrichtung zur Umwandlung und zum -Transport thermischer Energie, insbesondere zum..Antrieb '.von' Wärmepumpen .Means for converting and -transport thermal energy, in particular zum..Antrieb '.of' heat pumps.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Umwandlung und zum Transport thermischer Energie, insbe¬ sondere zum Antrieb von Wärmepumpen. Sie stellt Einrich¬ tungen dar, welche es ermöglichen, aus Umweltwärme über thermisch/hydrostatische Wandler hydrostatische Energie¬ form zu erzeugen und diese, insbesondere zum Antrieb und zur Steuerung mechanischer, hydraulischer oder thermi¬ scher Vorgänge nutzbar zu machen.The present invention relates to a device for converting and transporting thermal energy, in particular for driving heat pumps. It represents devices which make it possible to generate hydrostatic energy form from environmental heat via thermal / hydrostatic converters and to make this usable, in particular for driving and controlling mechanical, hydraulic or thermal processes.
Die genannten thermisch/hydrostatischen Wandler - fol¬ gend nur thermohydraulische Wandler genannt - benützen die Wärmeausdehnung einer geeigneten Flüssigkeit im druck¬ festen Behälter. Dabei wirken entweder die naturrhythmi- sehen thermischen Aenderungen, wie Tag/Nacht-Temperatur, Sonne/Schatten, Luft/Wasser-Temperatur, Wind/kein Wind u.a. direkt auf die Einrichtung oder werden solche vor¬ handenen thermischen Kontraste gesteuert-alternierend in Einwirkung gebracht. Direkt genützt werden können die po- sitiven Temperaturänderungen.The thermal / hydrostatic converters mentioned - hereinafter only called thermohydraulic converters - use the thermal expansion of a suitable liquid in the pressure-tight container. Either the natural rhythmic see thermal changes, such as day / night temperature, sun / shade, air / water temperature, wind / no wind, etc. directly on the device or such existing thermal contrasts are brought into control alternately. The positive temperature changes can be used directly.
Das wesentlichste bei den erfindungsgemässen Einrichtun¬ gen ist, dass sie gänzlich ohne Zusatzenergie funktio¬ nieren, da die verfügbar gemachte Energiemenge aus einem thermischen Glättungsvorgang stammt.- Die erfindungsge- mässe Einrichtung ist gekennzeichnet durch mindestens einen thermohydraulischen Wandler, welcher in einem durch natürlichen oder technisch gesteuerten thermischen Rhyth¬ mus Flüssigkeitsausdehnüng erzeugt, womit der Kompressor- teil der Wärmepumpe oder andere Arbeitsgeräte angetrie-The most important thing with the devices according to the invention is that they function entirely without additional energy, since the amount of energy made available comes from a thermal smoothing process. The device according to the invention is characterized by at least one thermohydraulic converter which is in a natural or Technically controlled thermal rhythm creates liquid expansion, which drives the compressor part of the heat pump or other work equipment.
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ben und gesteuert werden können..-fr ** . - * can be operated and controlled ..
-Kurze Beschreibung der Figuren- Brief description of the figures
Die folgenden Figuren zeigen einige Anwendungsbeispiele:The following figures show some application examples:
Fig. 1 thermohydraulisch betriebene Wärmepumpe,1 thermohydraulically operated heat pump,
Fig. 2 thermohydraulischer Wandler,2 thermohydraulic converter,
0 Fig. 3 Schnittzeichnung des thermohydraulischen Wandlers nach Fig. 2,3 shows a sectional drawing of the thermohydraulic converter according to FIG. 2,
Fig. 4 thermohydraulischer Wandler mit gesteuertem Hohlspiegel, 54 thermohydraulic converter with controlled concave mirror, 5
Fig. 5 thermohydraulischer Wandler als Fassadenprofil.Fig. 5 thermohydraulic converter as a facade profile.
Beschreibung der EinzelfigurenDescription of the individual figures
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer thermohydrau- jft lisch betriebenen Wärmepumpe, bestehend aus Verdampfer 1, Kondensator 2, Expansionsventil 3, Umsteuerung für Betriebsart 4 sowie eine neuartige Funktionsgruppe für die Energiezuführung, bestehend aus einem mehrfachen hydraulisch betätigten Kompressorteil 5, mit den einzel- 5 nen Kompressoren 6, 7, 8,ebenfalls einzeln verbunden mit den thermohydraulischen Wandlern 9, 10, 11, welche be¬ treffend Alternierung der thermischen Einflüsse, bei¬ spielsweise durch'Steuerteil 12, in einem Kreisprozess gesteuert werden. Die Kompressorkolben werden bei die- 0 se Beispiel direkt-hydraulisch mit den Wandlern ver¬ bunden. Die -Rückholfeder 13 sichert auch beim Rücklauf der Kolben einen leichten Ueberdr.uck in der Leitung, wo¬ mit eine momentane Vacuumbildung in der Hydrauliklei-1 shows an embodiment of a thermo-hydraulically operated heat pump, consisting of evaporator 1, condenser 2, expansion valve 3, reversing for operating mode 4 and a novel function group for energy supply, consisting of a multiple hydraulically operated compressor part 5, with the individual 5 compressors 6, 7, 8, also individually connected to the thermo-hydraulic converters 9, 10, 11, which are controlled in a cyclic process with regard to alternation of the thermal influences, for example by the control part 12. In this example, the compressor pistons are connected directly and hydraulically to the converters. The return spring 13 also ensures a slight overpressure in the line when the pistons are returning, thus creating a momentary vacuum in the hydraulic line.
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tung verhindert wird und die Kolbendichtung verein- • facht wird. Zu einer Umstellung kühlen/heizen dient das Drehventil 4. Dementsprechend wird das Expansiorϊs- ventil für beide Förderrichtungen geeignet' konzipiert, beispielsweise aus zwei parallel und entgegengesetzt eingebauten, federbelasteten Rückschlagventilen 14, 15.Λ. WWII tung is prevented and the piston seal • agreed is kindled. Cool to a switch / heat is used, the rotary valve 4. Accordingly, it is conceived that Expansiorϊs- valve for both conveying directions suitable ', for example, two parallel and opposite built-in spring-loaded non-return valves 14, 15 °.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines thermohydrau- lischen Wandlers mit steuerbarer Verdrärigungsfrequenz .2 shows an embodiment of a thermohydraulic converter with a controllable frequency of attenuation.
Fig. 3 zeigt den Wandler nach Fig. 2 in Querschnitt, be¬ stehend aus einem mit Verdrängungsflüssigkeit gefülltem Röhrensystem 20, jalousie-artiger Seitenabschirmung 21 und Durchluftklappe 22. Die Füllung des Röhrensystems wird bei geöffneter Seitenabschirmung aufgewärmt, wobei die Durchluftklappe 22 geschlossen ist. Bis zum Errei¬ chen der oberen Temperaturgrenze durch Sonnenstrahlung erfolgt die Wärm'eausdehnung der Flüssigkeit. Danach wird von der hier nicht dargestellten Steuerung und Be- tätigung die Seitenabschirmung geschlossen und die in Gegentakt gesteuerte Durchluftklappe geöffnet. Die durch diese Umstellung gebildete und mindestens annä¬ hernd senkrechte Kanalform mit offenem Durchgang ermög¬ licht die Durchströmung durch Luft und die relative Ab- kühlung des gefüllten Röhrensystems, worauf die Flüssig¬ keit ihr Volumen wieder verkleinert. Die direkte Koppe¬ lung mit einem Arbeitsgerät (s. Fig. 1) ermöglicht die direkte Ausführung mechanischer Arbeit. Es ist eben¬ falls möglich, an der wiederholten Verdrängung einen gleichgerichteten Pumpvorgang abzuleiten und die ge¬ wonnene hydrostatische Arbeit beliebig zu benützen oder zu speichern. Zur intensiveren Kühlung des Kanals ist eine senkrechte Anordnung mehrerer Wandler oder deren kaminartige Erhöhung 23 von Vorteil.FIG. 3 shows the transducer according to FIG. 2 in cross section, consisting of a tube system 20 filled with displacement liquid, a louver-like side shield 21 and a through-air flap 22. The filling of the tube system is warmed up when the side shield is open, the through-air flap 22 being closed. The thermal expansion of the liquid takes place until the upper temperature limit is reached by solar radiation. The side shield is then closed by the control and actuation (not shown here) and the through-air flap controlled in push-pull mode is opened. The channel shape formed by this changeover and at least approximately vertical with an open passage enables air to flow through it and the relative cooling of the filled tube system, whereupon the liquid again reduces its volume. The direct coupling with an implement (see FIG. 1) enables mechanical work to be carried out directly. It is also possible to derive a rectified pumping process from the repeated displacement and to use or save the hydrostatic work obtained as desired. A vertical arrangement of several transducers or their chimney-like elevation 23 is advantageous for more intensive cooling of the channel.
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Fig. 4 zeigt einen thermohydraulischen Wandler mit einem Hohlspiegel 30 auf Gelenkpunkt 31, schwenkbar ge¬ lagert, und über Hebel 32, VerbindungsStange 33 und Arbeitszylinder 34 so steuerbar, dass die durch den Spiegel konzentrierten Sonnenstrahlen 35 wahlweise über Verdrängungsbehälter 36, 37 oder 38 'gelenkt werden können. Die nicht angestrahlten Gefässe befinden sich in der Rückkühlphase. Die Abschirmungen, wie 39, können durch die Verhinderung der direkten Sonnenanstrahlung die Rückkühlzeit verkürzen.OMPI / fc "WIPO" 4 shows a thermohydraulic converter with a concave mirror 30 on pivot point 31, pivotably mounted, and controllable via lever 32, connecting rod 33 and working cylinder 34 in such a way that the sun rays 35 concentrated by the mirror can optionally be displaced via displacement containers 36, 37 or 38 '. can be directed. The non-irradiated vessels are in the re-cooling phase. The shields, such as 39, can shorten the recooling time by preventing direct sunlight.
Fig. 5 zeigt den Querschnitt eines thermohydraulischen Wandlers 40, welcher besonders geeignet ist für hydrau¬ lisch-aktive Fassaden oder Dächer, mit kreisförmigen Oeffnungen 41 für die Verdrängungsflüssigkeit, beispiels weise Paraffinöl, und Kanäle 42 für Kühlluft. Die Erwär¬ mung der Flüssigkeit erfolgt bei geschlossenen Lüftungs¬ kanälen über die Rippen 43. Bei der Rückkühlung werden Kanäle 42 senkrecht mit Luft aus einer Schattenpartie oder einem Kellerraum durchgeflutet. Die Rückkühlung be¬ schleunigen Rippen 44. Zur schnelleren thermischen Be- einflussbarkeit der Flüssigkeitsfüllung können im Ver¬ drängerraum nach innen gerichtete Rippen 45 dienen. Zur Steuerung der Rückkühlung können Klappen, wie 22 (Fig.3) verwendet werden.5 shows the cross section of a thermohydraulic converter 40, which is particularly suitable for hydraulically active facades or roofs, with circular openings 41 for the displacement liquid, for example paraffin oil, and channels 42 for cooling air. In the case of closed ventilation ducts, the liquid is heated via the ribs 43. During the recooling, ducts 42 are flooded vertically with air from a shadow area or a cellar room. Ribs 44 accelerate the recooling. Ribs 45 directed inwards in the displacement space can be used for faster thermal influencing of the liquid filling. Flaps such as 22 (Fig. 3) can be used to control the recooling.
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