EP1017933A1 - Vorrichtung und verfahren zum transfer von entropie mit thermodynamischem kreisprozess - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zum transfer von entropie mit thermodynamischem kreisprozess

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EP1017933A1
EP1017933A1 EP98955343A EP98955343A EP1017933A1 EP 1017933 A1 EP1017933 A1 EP 1017933A1 EP 98955343 A EP98955343 A EP 98955343A EP 98955343 A EP98955343 A EP 98955343A EP 1017933 A1 EP1017933 A1 EP 1017933A1
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working
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EP98955343A
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EP1017933B1 (de
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Thomas Ertle
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SoliSolar Energy GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/02—Hot gas positive-displacement engine plants of open-cycle type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2270/00—Constructional features
    • F02G2270/70—Liquid pistons

Definitions

  • thermodynamical energy such as when using solar energy or heat sources, e.g. the combustion of biomass, waste heat or geothermal energy, for a needs-based local supply for pump power, mechanical drive, electrical energy, heat supply, refrigeration, cleaning or separation, chemical or physical change of at least one substance through the coupling with a periodic thermodynamic
  • An integrable energy storage can be as low as possible.
  • thermodynamic cycle processes (Stirling engine, steam turbine) are each coupled to two heating baths with a constant temperature.
  • energy can only be transported optically (with parabolic mirrors or light guides) or via a material flow with a phase transition (heat pipe).
  • thermal energy can only be stored in chemical stores or in
  • the invention is based on the central object in a method and / or in a device for transferring entropy such as the use of solar energy or heat sources, such as the combustion of biomass, waste heat or geothermal energy, for the needs-based local supply for pump power, mechanical Drive, electrical energy, heat supply, kite generation, cleaning or separation, chemical or physical change of at least one substance by coupling with a periodically running thermodynamic cycle, the efficiency of which is as high as possible, to achieve that the necessary expenditure of energy carriers or mechanical energy as well as constructive, technological, economic or ecological effort for • the construction of the entire device or the operational sequence of the entire process,
  • regenerator such as a (foldable) membrane, folded, telescopic or resilient sheets, a shape-changeable regenerator structure or one
  • ERSATZBLA ⁇ (RULE 26 delimit at least one partial volume with a minimal size largely without overlap with the comparable and in some cases induce movements by elements of the control system that act on it, by means of which the ratio of this partial volume to this working volume is either increased or decreased in the time periods of the periodically running thermodynamic cycle, during which this working volume is only changed in size to a smaller extent and depending on the pressure of the working fluid in this working volume at least one specific valve whose opening and closing time decisively influences the thermodynamic cycle and which can delimit this working volume against at least one external space which fills up is un fluctuating with at least one working medium with partially different fluctuations in this working volume relative to the periodic pressure change during these time periods pressure, the control system or the flow pressure is predominantly kept open (in the time periods characterized above) and flows through, which (valves) is kept closed during other time periods running between these time periods, in which the pressure of the working fluid in this working volume by the shift of the above or other components or components by the control system and the resulting change in the average temperature of the working fluid in
  • Working volume through the mechanical compression device either increases or decreases and the ratio of each sub-volume as defined above to this working volume is changed only to a significantly lesser extent, whereby during a time interval that is much longer in relation to the period, either a thermal energy intake or release of at least one substance of a continuous or periodic swelling and declining mass flow takes place at a sliding temperature or at several temperature levels and in this working volume at least one working medium acts at least partially as a working fluid which goes through the periodic thermodynamic cycle.
  • the method according to the invention runs in a device according to the invention for
  • Compression device e.g. one or more pistons, liquid pistons or membranes, and optionally at least one liquid interface or no at least one working volume filled with working fluid is largely limited, in which • in each case at least two separable from the working fluid in one
  • Working volume through the mechanical compression device either increases or decreases and the ratio of each sub-volume as defined above to this working volume is changed only to a significantly lesser extent, whereby during a time interval that is much longer in relation to the period, either a thermal energy intake or release of at least one substance of a continuous or periodic swelling and declining mass flow takes place at a sliding temperature or at several temperature levels and in this working volume at least one working medium acts at least partially as a working fluid which goes through the periodic thermodynamic cycle.
  • the entire cyclic process in a working volume can be assigned several circular processes running in parallel between two heat reservoirs with constant temperatures, viewed with reasonable idealization.
  • Each heat reservoir of these cyclic processes can be assigned to a partial volume of the working volume which is filled with working fluid and as defined above.
  • At least one substance of a continuous or periodically increasing and decreasing mass flow is heated or cooled either by the absorption or release of thermal energy at a lower temperature difference relative to the overall temperature change when it comes into contact with the hotter or colder heat reservoirs of these cycle processes, the phase or can transform chemical composition.
  • At least one substance of a continuous or periodically swelling and declining mass flow is supplied with thermal energy at a sliding temperature or at several temperature levels.
  • the principles can change due to the temperature change over a large temperature interval
  • the thermal energy can be very effective and inexpensive with a sensitive memory that has a large surface such as a gravel fill, can be exchanged when working fluid flows through.
  • the heat energy transport can be achieved by moving a capacitive working medium, e.g. Air.
  • thermal energy when a gas mixture is vaporized, thermal energy must be supplied over a temperature interval or at several temperatures.
  • the preamble and the main claim of the patent cited in sections include a restriction to regenerative work or heating machines, in which the work volume available to the working fluid is increased by a flowing through, rigidly connected structure of regenerator, cooler and heater as in the known Stirling engines is divided into only two periodically changeable partial volumes.
  • the working gas runs through a cycle between two heat reservoirs, from which thermal energy is taken or supplied at constant temperatures.
  • thermal energy that is taken from the machine above Tk can only have been transported through irreversibility and must come from the heater, since there is no relevant cycle in the machine, the thermal energy from the temperature level of the coldest part volume of the gas-filled working volume to the higher temperature level pumps.
  • the mechanical work supplied (used) or given (won) during a period of the entire cycle to balance the energy balance is largely directly transferred from a storage space when at least a certain amount of at least one fluid substance is transferred moved to another storage space with different pressure.
  • the cited patent is compared to the more abstract formulation of the task chosen above. limited to cooling or heating a heating or cooling medium through thermal contact with heat exchangers of a regenerative work or heat engine.
  • Fresh air can flow into the working volume through one of the valves at atmospheric pressure, which can result in decisive synergy effects in some applications.
  • hot air is taken up in a working volume and blown out as cooler air into a room with higher pressure, some of the heat energy released when the air is cooled being taken up by the cooler.
  • hot fresh air at atmospheric pressure from exhaust gases
  • Temperature interval (eg 200 ° C to 500 ° C) can be used to achieve a higher final temperature of the working fluid when heated in the collector's absorber with relatively little effort.
  • the device shown in FIG. 1 can work, inter alia, as a thermal gas compressor (with the integrated effect as an engine) and, owing to the simple structure and the relatively simple theoretical description of the cycle, forms a good starting point for understanding the more complex machines which are also based on the principle of the invention, Devices or procedures construction
  • a working volume filled with gas as working fluid is largely enclosed by a working cylinder as pressure housing 1, a slidingly sealed piston 2.
  • a frame 6 is slidably sealed against the cylinder wall 5, on which a heat exchanger 7 and a regenerator 8 which is unchangeable in structure or size are mounted so that the gas must flow through them
  • a pressure tank 20 is connected to the pipe system at 13 in front of the fan (turbine) 14.
  • the piston 2 and the frame 6 are moved periodically by hydraulic pistons 21, 22, 23 as is characterized in FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6 or the subsequent description of the cycle.
  • the drive tube 24 of the frame 6 is guided by the piston 2 in the stroke direction through seals from the working volume.
  • this drive pipe two pipes for the cooling water run and are sealed against the inner wall of the drive pipe in such a way that no gas exchange which interferes with the cycle can take place between the working volume and the environment.
  • Movable hoses 25, 26 connect these pipes to fixed connections 27, 28 of a cooled water reservoir. so that the cooling water can circulate in a closed circuit.
  • the liquid in the heat exchanger 7 should always have a lower pressure than the working volume, so that no liquid is pressed into the working volume, which could lead to dangerous sudden steam development, but the liquid in the heat exchanger is displaced by the inflowing working fluid.
  • the hot gas to be cooled is introduced directly into the piping system of the entropy transfer device (see FIG. 1) and removed again at 15, then the losses and the design outlay of the heat exchanger 18 can be eliminated.
  • the hydraulic pistons 21, 22 and 23 exchange mechanical power via a controlled valve system 29 of the control system via a hydraulic pump 30 with a flywheel 31 and a component 32 acting as an electric motor and / or generator.
  • Working fluid can be exchanged from the part of the pipeline system 19 to the flow channel 12 by a valve 33, optionally driven by a fan 34 or not by a further valve 35
  • the valve 33 remains closed for the time being
  • the sequence of movements is determined by the control system and is rough and sufficient for the following analysis in Fig.4, Fig.5, Fig.6 I.
  • the regenerator system 11 has a temperature profile in the equilibrium operating state, the mean temperature T of which is significantly above the cooler temperature T k , results from this directly the time course of the mean temperature in the working volume T m (t) and is shown qualitatively in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6 II.
  • the pressure P 0 in the part of the piping system 19 before the inlet valves corresponds to atmospheric pressure.
  • the fan 14 is intended to work in such a way that the pressure Pi in the space 13 of the pipeline system adjacent to the outlet valve 4 is only slight relative to the pressure difference
  • valves 3 and 4 are opened or closed by the (flow) pressure of the gas. With the corresponding reduction in the work volume from V a to V b by the
  • This work W from _ corresponds to a hatched area in FIG.
  • the coolest partial volume becomes smaller with a constant working volume due to a displacement of the frame 6 with cooler 7 and regenerator 8, which leads to an increase in the average temperature of the gas in the working volume.
  • this valve is opened and the expansion of the gas associated with the rise in the mean temperature causes a gas quantity of the mass m A flows out of the working volume through the outlet valve, is expanded adiabatically in the fan 14 and thereby does the work W nu tz, which corresponds to an area in FIG.
  • V ⁇ V t by a corresponding, possibly very small division, such that for V; without an effective
  • I h B i ⁇ ⁇ B Boltzmann constant; T; : Temperature in V; ; ⁇ ; Number of gas molecules in
  • N - * i [-m ⁇ - d 3 r
  • the gas should not flow relative to the heat transfer surfaces which are necessary for the thermodynamic cycle. Since the gas in the entire working volume is in direct contact with heat transfer surfaces in this period of time to large heat capacities, which are necessary for the thermodynamic cycle and due to their special movement, the gas is not moved relative to it, this period of the cycle can be described by an isothermal expansion the same formulas apply to the exchanged thermal energy or work as for the time period abc
  • the largely homogeneous regenerator structure 1 1 fills the entire working volume with a very large heat capacity that is assumed to be infinite in the following, and this as infinite
  • the working volume is divided by E - 1 planes arranged perpendicular to the stroke into E partial volumes of equal size. Due to the symmetry, the temperature is ideally constant on these planes.
  • the heat energy Q, 1 / E * Q e f g is withdrawn from the regenerator structure 11 in each of these partial volumes by the isothermal expansion of the gas, ie [l; E].
  • the regenerator structure 11 is removed by the Cooling of the hot gas quantity of the mass m A flowing in through the inlet valves 3 effectively supplies energy at each period, since as a result a larger amount of gas flows from the hot part into the colder part of the regenerator structure 11 than in the reverse flow direction.
  • the jth of these partial volumes is (see above) through the isothermal levels of the
  • Flow channel 12 flows from the part of the piping system 15.
  • the fan 34 can stop.
  • Mass m A of the gas which is sucked in hot and pressed at a lower temperature and pressure to umIH.
  • T l5 PP 0 remains unchanged, the same amount of thermal energy is supplied to the regenerator system 11 only during a period when the exchanged gas quantity is cooled more intensely. In this way, a larger temperature difference T] - T 2 can be achieved with the same pressure ratio Pi / Po.
  • the temperature T 2 can be stabilized relatively easily by a simple thermostat control for the inlet valve 35.
  • the inlet valve 35 is only opened when the gas (15) exceeds the specified temperature (even).
  • This greater thermal energy is partially withdrawn from the regenerator system 1 1 in the time period efg during the effectively isothermal expansion of the gas from Pi to P 0 , a larger pressure ratio Pi / Pn being able to be achieved and thus a total of D ⁇ O period more energy being implemented, the on the regenerator 8 or on the regenerator system 1 1, the total heat energy exchanged and the associated thermal losses can be increased in a much lower ratio.
  • the mass flow through the adjustable fan can be set in 3 stages (off, medium, large) and the large stage is always switched on when a temperature falls below a certain temperature, then the temperature T can be sufficient with a value with relatively little effort be stabilized.
  • the device shown in FIG. 1 can also be operated as a refrigerator, which cools a quantity of gas over a large temperature interval,
  • the then driven fan (turbine) 14 must press the gas from the part of the piping system 19 with the pressure P 0 into the part 13 with Pi.
  • the direction of flow of the gas is reversed (everywhere in the working volume), the structure of the device and the movement sequence remain as shown in Fig.l or Fig.4, Fig.5, Fig.6.
  • the exhaust valve 4 becomes an intake valve in that, with the stop direction unchanged in the time period c-d-e, e.g. is held open against the flow pressure by an attacking spring connected to the control system.
  • the gas then flowing in with the pressure Pi releases thermal energy to the regenerator system 11 during cooling.
  • Thermal energy is withdrawn from the regenerator system during the time period efg during the effectively isothermal expansion of the gas (as at the front in the gas compressor; engines) from Pi to P 0 .
  • the front shown in the description of the engine is cde even when the refrigeration machine through the interaction of the partial processes in the time periods and efg a linear in the stroke direction temperature field T (r) formed in the regenerator 1 1, the mean temperature T m in the Refrigeration machine is below the cooler temperature T k (development over time of T m (t) in Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6: replace max. T m (t) by min. T (t).
  • the intake valves of the engine 3 can act as exhaust valves in the refrigeration machine if, with the stop direction unchanged, g-h-a e.g. by an attacking spring connected to the control system against the
  • Heat exchanger 18 that comes from the cooling of the other gas stream
  • the mean temperature of the gas in the working volume is reduced by the expansion of the regenerator system 11 at a constant working volume, which is due to the valve 4 being kept open at a constant pressure P ! for an inflow of warmer gas, an additional supply of thermal energy to the
  • the device shown in FIG. 1 and already described as a motor machine can, as already largely shown at the front, also be operated as a refrigeration machine.
  • a greater temperature difference in the amount of gas of the mass m A taken up and given off by the working volume can be achieved if, in the period gha, a gas amount of the mass mH by in this case with the same stop as an exhaust valve acting valve 35 flows into the space 15, which is kept open gha by the control system against the flow pressure in this time period.
  • air is also pushed into the working volume by the turbine 14 and the valve 4.
  • T 1; Pi Po is supplied to the regenerator system 11 during a period of equal heat energy only when the gas is cooled more.
  • a larger temperature difference Ti - T can be achieved with the same pressure ratio P ⁇ / P O.
  • the temperature T 2 can be stabilized relatively easily by a simple thermostat control for the outlet valve 35.
  • the outlet valve 35 is only opened when the gas at 19 exceeds the specified temperature (even). Reaching a smaller temperature difference T t - T 2 when using the device characterized in Fig.l as a refrigerator
  • the engine shown in FIG. 1 can, as already shown above, also be operated as a refrigerator. If, as in the case of the engine, a larger pressure difference P - Po is also to be used for the cooling machine for a certain cooling, then this can be achieved if, in the time period gha, the gas quantity of the mass m B is passed through a further (controlled) inlet valve 35 into the Flow channel 12 is blown from the room 15 with a fan 34. As a result, the regenerator system 11 is supplied with a correspondingly greater thermal energy in comparison to operation without the valve 35 and, in the case of isothermal expansion in the time period efg, an appropriately greater thermal energy is extracted again by expansion with a larger pressure ratio Pi Po.
  • the advantages of these measures or the regulation of the temperature T 2 are largely analogous to those of the correspondingly operated engine in FIG. 1
  • Valves of the gas from P 0 to Pi of the regenerator system 11 are supplied with thermal energy.
  • the open valve 4 from the turbine causes gas temperature T H from
  • the gas is expanded to the pressure Po when the valves are closed, and thermal energy at the temperature T is thus removed from the heat exchanger.
  • the average temperature in the working volume is increased with the expansion of the regenerator system 1 1 and at Po is by the
  • regenerators in the working volume act as filters.
  • the heat energy supplied to the fresh air partly comes from a colder heat reservoir such as the ambient air or the groundwater.
  • the sketched heat pump can be constructed in such a way that the air practically does not come into contact with lubricants and the filters can be easily replaced if they are dirty.
  • Valves must be used to regulate the amount of gas flowing into the working volume.
  • valves 4 and 35 or corresponding valves adjoin each of these flow channels, through which the temperature intervals for the exchanged
  • Gas quantities can be varied over wide ranges (see Fig. 1b, 1 c).
  • this entropy transformer may be easier to set up, since no heat exchanger (e.g. car cooler) is necessary.
  • this construction can also be operated in such a way that lukewarm gas with higher pressure is pressed into the working volume by a turbine and thereby the flow direction but not the periodic sequence of movements (see Fig. 4, Fig. 5, Fig. 6) is changed and hot and cold gas flow out of the working volume at a lower pressure.
  • the gas may by a Entropietransformator 2 working volumes under the cooling water temperature T k are cooled.
  • the driven fan 14 is replaced by one of the devices described above with the effect of a gas compressor, the hot gas being absorbed by the working volume which can be assigned to the gas compressor and, at higher pressure, by the outlet valve 4 this working volume is delivered into a room of the piping system, to which a buffering pressure vessel can be connected and from where the gas, after a previous cooling to approx. T k, flows through the valve 4 acting as an inlet valve into the working volume, which the refrigerating machine can be assigned.
  • the gas cooled under T flows out of this working volume through the valves 3 and possibly 35.
  • the periodic flow through the valves 35 of the two working volumes can be set accordingly.
  • the buffering pressure vessel can be dimensioned smaller or can be omitted.
  • a hot and cold gas quantity is absorbed by a first working volume as described above and released again as a cool gas quantity at higher pressure and absorbed by a second working volume, which it releases again as a warm gas quantity at the outlet pressure.
  • the liquid from a heat exchanger or an additional amount of gas was cooled in the second working volume.
  • regenerators 36, 37, 38, 39 act on the working volume of FIG. 8, FIG. 9 or FIG other regenerators 40 and 41 each have four tubes attached, each part of one of the four concentric arrangements of tubes 42 of the control system.
  • These components 36 - 41 as well as the frame with the heat exchanger 43 acting as a cooler are sealed with V2A sealing brushes on bronze cylinder wall plates 44 as well as the pipes for the heat exchanger liquid 45, 46 so that they are at minimal (less than 10%) ) Leakage flow between the seal and the cylinder wall can be flowed through.
  • regenerators are made of a lower V2A perforated plate with as little metal surface as possible, with U-profiles made of V2A welded on for reinforcement and open parallel to the perforated plate, in which metal fibers are sheathed with V2A fabric (wire diameter approx. 0.1 mm) (center of gravity of the diameter at 40 micrometers ) are inserted, which are clamped and enclosed by another perforated plate.
  • the two perforated sheets are held together by a wire winding where the perforated sheets have been deformed in such a way that the outer surfaces of these regenerators have no local elevation despite the wire winding.
  • the perforated plate merges into a plate without holes, whereby the seals are held and sealed to the metal fibers so that they flow through.
  • FIG. 6 a working volume filled with gas as the working fluid is largely enclosed by a pressure housing 47, inlet 48 and outlet valves 49.
  • the gas can flow through the inlet valves from a space of the piping system corresponding to FIG. 1 in FIG. 1 into the partial volume between the cylinder cover and the regenerator 36 and from a space between the regenerators 39 and 40 through
  • Flowing out pipe 50 in which a pipe 45 with the line 46 for the heat exchanger liquid runs concentrically and in a fixed connection and which periodically enters sealed into one of the pipes 51 with brushes 52, which does not periodically move and which limits the working volume.
  • the gas can pass through the outlet valves 49 into a space of the gas piping system which corresponds to 13 in FIG.
  • these elements are guided in the stroke direction in the middle of the working cylinder on a fixed tube.
  • Each two adjacent tubes of the tube arrangements 42 have a greater difference in length than stroke (see FIG. 9 T), the tube having a smaller diameter being longer.
  • the tubes movably connected at one end to the regenerators 36 - 40 by the carriage 53 are connected at the other end to two levers 56, each of which is opposite the other relative to the tube axis, for bearings 55, which are movably connected at the other end, each with two Pipe arrangement 42 with respect to lever 57 opposite the pipe axis, on which the point of engagement 58 for the movable connection is at a uniform distance from the pipe axis, the larger the pipe diameter is.
  • the tube connected at one end to the regenerator 41, which is inside the tube arrangement 42, is connected at the other end to a short piece of tube 60 via two rods 59 guided past the levers of the other tubes, which is on the tube attached to the regenerator 36 can slide and are also movably connected to the lever 56 described above, which are connected to the lever 57 at the other end with the greatest distance from the pipe axis.
  • the entire moving structure of 55-60 is enclosed so tightly in the operating state by a housing 61 that as little dead space as possible remains, since within this housing, which is connected to the working volume, the pressure is changed periodically, i.e. this housing is part of the pressure vessel. Since the flow area of the heat exchanger when using car coolers and the space required for the frame supporting it is significantly smaller than the area in the working volume perpendicular to the stroke, the movement sequence shown in Fig. 9 T was chosen, with no regenerator at the time period abc Heat exchanger structure 43 is present and, above all, the gas flows through the car cooler.
  • the regenerators 40 and 41 lie close to the heat exchanger structure, the large-volume interstices of which are filled with wood (or GRP) so that the flow through the regenerators is as uniform as possible.
  • the gas flowing past the car cooler has to overcome a significantly greater flow resistance than that flowing through an car cooler, so that gas flows through the car cooler in the time period a-b-c with only a small bypass gas flow.
  • the displaceable carriage 53 is connected to the frame of the heat exchanger structure 43 at fixed intervals with screws and spacer tubes (118) which are guided through the carriage of the regenerator 40.
  • the pipes 45 within which the lines 46 for the heat exchanger liquid are arranged, are also connected to this frame. These tubes are guided through tubes 62, which also form part of the pressure housing, and seals 63 out of the working volume and connected to a frame 64. Two rigidly attached to this frame in the stroke direction, with respect to the
  • the center axis of the working volume, in the stroke direction, arranged opposite pipes 65 are guided in the stroke direction by two slide bushes 66, which are fastened to a parallel pipe 67, which is firmly connected to the pressure housing.
  • Tension springs 68 which are stretched between the upper ends of the fixed tube 67 and the lower end of the tube 65 attached to the moving frame 64, partially compensate for the weight of the moving structure.
  • two connecting rods 69 are fastened so that the bearings are arranged opposite one another in the stroke direction with respect to the central axis of the working volume.
  • the other ends of these connecting rods 69 are each fastened to chains 70 with a bearing axis parallel to the chain bolts.
  • the bearing attached to the chain 70 is formed by two identical disks 71 with two bores 72 each, the disks 71 engaging in the bore 73 of the connecting rod 69 from both sides, enclosing the connecting rod 69 by their collar 74 and with the bolts of the chain lock 75 of a triple chain attached to the double chain 70 and incorporated into it.
  • One of the chains 70 runs over two sprockets 76 supported on one side so that the parallel bearing axes are arranged perpendicular to and with a symmetry of displacement in the stroke direction and the connecting rod does not abut when the chain rotates.
  • a further sprocket 77 with an adjustable relative angle is fastened on the same axis, which is coupled via a further chain 78 to a sprocket 79, which is connected to one of two uniaxially mounted double sprockets 80 on an axis with an adjustable relative phase, over which a triple roller chain 81 runs so that it protrudes over the sprocket in the direction of the chain pin on the side on which no axis leads to the sprocket.
  • the pitch radii of the sprockets 77 and 79, and 80 and 76 are each the same size, the chains 81 and 70 are of the same length.
  • a chain link with rollers is removed from the roller chain and a lever 82 is inserted between two sheets 83 from the chain, each with two holes, together with a simply drilled disc 84 through two chain locks (plug-in links with spring locks) 85 and further chain links 86 where due to the protrusion of the chain, there is no contact with the sprockets.
  • another lever 87 is rotatably attached at one end in the same way and cranked so that the other end is supported on a bearing 88 between the ends of the other lever 82 and the connecting rod, which ends on the same axis 89 rotatably fastened
  • the distance between the bearing axes of the levers 87, 82 corresponds to the pitch circle radius of the double sprockets (79 sprockets) or 76.
  • the connecting rod 89 is rotatably mounted on another frame 90 at the other end.
  • Four tubes 91 extending in the stroke direction are fastened to the frame 90, and these are inserted through seals 92 into tubes which belong to the pressure housing and are connected at the other ends to the carriages 53 of the uppermost regenerator 36.
  • the axes of the lower sprockets 76 with respect to the central axis of the working volume in the stroke direction are so long that there is sufficient space to attach a further sprocket 94 to the other end, which is connected to a sprocket 97 by a chain 95, 96 guided above it which is attached to an axis that forms part of the electric geared motor (which is equipped with an additional flywheel on the motor axis.
  • a chain is guided by 2 deflection chain rollers 98 so that the chain wheels 97 and 94 engage in the links of the chain 95 from different sides.
  • the distances between the bearings of the levers 82,87 can be selected appropriately, and the chains stretched accordingly and adjusted by adjusting the phase of the sprockets 77 and 76 or 79 and 80, which are attached to an axle
  • the entire chain bearing also largely has a mirror symmetry with respect to the direction of rotation with respect to the plane in which the central axis lies in the stroke direction of the working volume and is parallel to the bearing axes of the chain wheels.
  • This movement is characterized in that in a time period abc of the cycle the regenerators 36 - 40 largely lie against each other and are flowed through by part of the gas in the working volume from the cooler
  • the conduit 46 penetrates the attachment of the tube 45 to the lower lifting frame 90, is sealed there against the tube 45 and fastened by a screw running in a spacer tube there so that it can be inserted into the tube 45 by about 10 cm the short connecting hose can be installed from the pipe to the Auto-Kuhler socket.
  • a pipe sleeve 99 is pushed over the end of the working volume, on which the seals 100 of the regenerator 40 slide and on the small metal parts 101 are welded with holes in the stroke direction, through which it is screwed to the air guide tube 50 with welded nuts (120)
  • the pipe piece 45 and the tubular sleeve 99 are screwed in the radial direction with a metal piece (11), to which the frame which carries the heat exchanger is screwed.
  • the pipe pieces 45, 46 can be fitted with seals from the outside into the pressure vessel 63 can be inserted
  • the periodically moving rigid piping system for the heat exchanger liquid of a heat exchanger has two pipes 102, 103 running in the direction of flow before and after the heat exchanger, each of which extends into the stroke of a separate standing vessel 104, 105 with heat exchanger liquid from above, a pump 106 being used for the heat exchanger liquid pumps from the heat exchanger in the working volume into the vessel 105, from where they flow into another vessel 104 after the heat has been given off in another stationary heat exchanger (e.g. cooled by groundwater).
  • the liquid level of these vessels with an opening should, unlike in FIG.
  • a thin hose (garden hose) is inserted into the tube 102 from the vessel 104 to the lowest point of the heat exchanger in the working volume.
  • the thermal expansion of the material becomes a problem with the desired size (100 liters working volume) of the machine This is countered by the fact that the pressure vessel 47 itself largely remains at ambient temperature and is insulated from the hot interior (for example with glass foam 107) to fill the space
  • the cylinder wall 44 in the stroke direction is then formed from two layers of staggered sheet metal strips with a width of 20-30 cm, the approx. 3-5 mm wide joints running in the stroke direction.
  • the surfaces of the pressure housing arranged largely perpendicular to the stroke direction are also e.g. largely insulated with glass foam 107 to fill the interior, which is held by a reinforced flat sheet.
  • this sheet must be generously cut out in the direction of its center of area and have a corresponding distance from the border at the edge.
  • Valves 48 and / or 49 are opened or kept open via a Bowden cable or linkage by a lever which is pressed with a roller onto control plates which are attached to the chain links of chains 70 or 81.
  • a parallel valve with a significantly smaller cross-sectional area is opened beforehand by the same control to reduce the pressure difference.
  • grating planes 108 to be flowed through by the gas and arranged perpendicular to the stroke direction are characterized by the control system as in FIG. 91 so that they move to this regenerator 41 or the neighboring one , already moving the grating level either maintain a certain distance (e.g. 20% of the total stroke) or remain as close as possible to the boundary surface of the pressure vessel, for driving the grating levels 109 in the partial volume of the working volume, which is only delimited by the regenerator 36, the same largely applies .
  • the work volume shown in Fig.8 becomes like the work volume in Fig.1 on
  • Spacer tubes 118 which are guided through the carriage of the regenerator 40 are connected to the frame of the heat exchanger structure 43 at fixed intervals.
  • the pipe section 45 and the pipe sleeve 99 are screwed in the radial direction with a metal piece 119, to which the frame is screwed, which carries the heat exchanger.
  • regenerators 36 - 40 have a temperature profile in the equilibrium operating state, the middle one
  • Temperature T mg is significantly above the temperature T of the cooler.
  • the inlet and outlet valves should be connected to the surrounding systems, ie, due to the reserve space 17, the pressure P 0 corresponds to that
  • the turbine 14 in FIG. 1 is intended to work in such a way that the pressure Pi is changed only slightly relative to the pressure difference Pi-Po by the interaction with an upstream compensating pressure vessel in the space of the pipeline system adjacent to the outlet valve 13.
  • the valves 49 and 48 are opened and / or closed by the (flow) pressure of the gas.
  • the gas In the equilibrium operating state, the gas has its lowest mean temperature T m (t) in the working volume cf. Fig.9 I reached at time a. Immediately afterwards, the inlet valve is closed by the flow pressure from the working volume due to the increase in the average gas temperature T m im
  • the compressed gas emits thermal energy to the cooler.
  • the gas in the working volume has reached the highest average temperature T m (t).
  • the outlet valve is closed again by the pressure in the working volume which is lower than that of Pi.
  • the pressure in the working volume is still too great for the inlet valves to open, so that the reduction in T m (t) leads to a reduction in the pressure P (t) in the working volume.
  • the regenerators 37-40 absorb heat energy (see Q e f g ) since the gas flowing through is expanded again between two regenerators.
  • the outlet valve is opened by the somewhat higher pressure in the working volume and a gas quantity of mass m A flows out. At time e, the maximum average temperature of the gas in the working volume has been reached.
  • Time j a the smallest value for T m (t) is reached again.
  • the amount of gas flowing in is given off by the transfer of thermal energy to the
  • Regenerators 36 - 40 and cooled when mixed with cooler gas.
  • a partial volume divided from the working volume by the components characterized in claim 1 is deprived of thermal energy during a full period if, on average, it is (significantly) smaller during the time period of the pressure increase than during that of the pressure decrease
  • This partial cycle process drives a second partial cycle process, which pumps from the partial volume of the working volume, which is only delimited by regenerator 41, into the partial volume, which is only delimited from the working volume by regenerator 36
  • a valve that is controlled by the temperature of the endangered partial volume can prevent this process from being started unintentionally by a sticking valve and can lead to destruction due to overheating, which valve causes a constant pressure in the working volume in an emergency. If the outlet valve is opened by a correspondingly lower selection of the pressure Pi already a small fraction of the time period abc after the point in time a at which the lowest average gas temperature prevails in the working volume, the pressure in the working volume is increased in this cycle process, if the partial volume delimited only by regenerator 41 and the part volume adjacent to the cooler largely the maximum and that delimited only by regenerator 36
  • Partial volume and the partial volumes between two regenerators largely have their minimum size.
  • the pressure Pi can be chosen such that no heat energy is removed or supplied on average per period to the partial volume of the working volume which is only delimited by the regenerator 36.
  • the movement sequence characterized in FIG. 10 has the advantage that the
  • Regenerators are covered or better trained. In contrast to the representations in FIG. 8, the lower lifting frame 90 must be connected to the lowest regenerator 41.
  • the pressure PI can be set so that an analog one for the corresponding partial volumes
  • the partial volumes of the working volume between two of the regenerators 36-40 are reduced by the fact that the gas flowing through is further expanded in the time period efg between two regenerators. These partial volumes are supplied with thermal energy during a period by virtue of the fact that due to the gas quantity of the mass m A which is hotly taken up into the working volume by the inlet valve 48 and which is released cooler through the outlet valves 49, the regenerators 36-39 flow through the hottest side with one around them Gas quantity of mass m A larger gas volume is flowed through than from the cooler side.
  • Regenerators a temperature profile with a larger gradient in the flow direction.
  • one of the partial volumes defined above is supplied with more thermal energy than is extracted by the periodic flow.
  • One of the valves 49 in FIG. 8 can be used like the valve 35 in FIG. 1 in order to achieve the described changes in the temperature differences when cooling or heating a portion of the exchanged gas at the same ratio of the pressures Pi / Po.
  • a fan for drawing in hot air is not absolutely necessary, since hot air is sucked into the working volume as soon as the regenerator is in motion.
  • regenerator 40 moves away from the inlet valve 48, hot air is drawn in, cold air is blown out and the regenerators 36-39 are heated.
  • the flow resistance of the regenerator acts.
  • P x can be selected so that the total amount of gas drawn in remains constant, ie this measure reduces the
  • T l5 P 1; P 0 is the same amount of heat energy supplied to the regenerators 36 to 39 only during a period when the exchanged amount of gas is cooled more.
  • a larger temperature difference Ti - T 2 can be achieved with the same pressure ratio Pi / Po.
  • the temperature T 2 can be stabilized relatively easily by a simple thermostat control for the valve 49 corresponding to the inlet valve 35 in FIG.
  • the inlet valve 35 is only opened when the gas (15) exceeds the specified temperature (even).
  • the mass flow through the adjustable fan can be set in 3 steps (off, medium, large (and the step large is always switched on by a thermostat when the temperature falls below a certain temperature, the temperature T 2 can thus be sufficient with a relatively low effort Value should be stabilized.
  • a fan for drawing in hot air is not absolutely necessary in order to make the arrangement described work as a gas compressor, since in the
  • the system described above which acts as a motor machine and has the working volume shown in FIG. 8, can, after a few changes, also be operated as a refrigeration machine which cools a gas quantity over a large temperature interval.
  • the then driven fan (turbine) 14 must remove the gas from the part of the
  • Control system against the flow pressure is kept open.
  • the gas then flowing in with the pressure Pi releases thermal energy to the regenerators 36 to 39 during cooling.
  • Thermal energy is extracted from these regenerators during the subsequent time period g-f-e by the expansion of the gas between two regenerators (cf. front: engines).
  • a linearly stepped temperature field T (r) is formed in the regenerators 36 to 39, whose average temperature T m at the Chiller is below the cooler temperature T k .
  • T m (t) corresponds to reversing the chronological sequence and replacing max. T m (t) by min. T m (t) of the qualitative representation in FIG. 9 II.
  • the average temperature of the gas in the working volume is increased when the regenerators 36 to 39 are pushed together in the subsequent time period edc.
  • the inlet valve 48 of the engine in FIG. 8 acts as an outlet valve in the refrigerator if it is kept open against the flow pressure by the control system during this period of time edc with the stop direction unchanged and Gas, among other things, due to the increase in the mean temperature in constant
  • Refrigeration machine (see. Figl) is introduced and removed again at 15, the losses and the design effort of the heat exchanger 18 can be omitted.
  • the average temperature of the gas in the subsequent time period c-b-a the average temperature of the gas in
  • the partial volume of the working volume which is divided only by the regenerator 36, is (additionally) removed from thermal energy by opening the valve 48 or a valve with a smaller cross-sectional area acting in parallel to it before the pressure difference is completely equalized.
  • the partial volume of the working volume which is only delimited by regenerator 41, is supplied with thermal energy by opening a valve acting in parallel with one of the valves 49 before the pressure difference is completely equalized.
  • a greater temperature difference in the amount of gas of the mass m A taken up and given off by the working volume can be achieved if, in the time period edc, a gas amount of the mass m H is in this case relative to Fig.8 modified stop as an outlet valve as valve 35 in Fig.1 acting valve 49 flows into space 15, which is kept open edc by the control system against the flow pressure in this time period.
  • regenerators 36 to 39 are only supplied with the same amount of thermal energy during a period if the gas is cooled to a greater extent.
  • a larger temperature difference Ti - T 2 can be achieved with the same pressure ratio Pi / Po.
  • the temperature T can be stabilized by a simple thermostat control.
  • the outlet valve 49 corresponding to FIG. 1 valve 35 is only opened when the gas at 15 exceeds (just) the specified temperature.
  • the system described in FIG. 1 with the effect of a gas compressor can, as already shown above with reference to FIG. 1, also be operated as a refrigeration machine if the working volume and parts of the control system are exchanged for the arrangement shown in FIG. As with the engine, it should also be used with the chiller for less cooling with a certain one Pressure difference Pi - P 0 are worked, this can be achieved if, in the time period edc, the gas quantity of the mass m B through a further (controlled) valve 49 corresponding to the inlet valve 35 between the regenerators 39 and 40 with a fan from the room 15 is blown.
  • Fig.8 working volume is integrated, act as a heat pump when the control system, the regenerators 36 to 41 with unchanged periodic
  • Movement sequence drives and the direction of work
  • Turbine 14 maintains the pressure increase due to an opening of a valve through which gas flows in, with the pressure drop due to an opening of a valve through which gas flows out, is interchanged.
  • Partial volume of the working volume is cooled. Compared to the refrigeration machine described above, the time course of the mean temperature T m (t) and the pressure P (t) against the stroke H (t) is half
  • the pressure of the gas in the working volume is increased to the maximum value due to the rise in the average temperature of the gas when the valves are closed by the displacement of the regenerators 36-41. Due to the adiabatic compression of the gas flowing through the partial volumes between two of the regenerators 36 to 39, thermal energy is supplied to these regenerators.
  • the gas in the partial volume adjacent to the cooler is expanded adiabatically and thereby cooled Tn of the time period cba, the average temperature in Working volume increased with the displacement at a constant distance between the regenerators 36 to 39, the cooled gas flows through the heat exchanger and takes thermal energy at the temperature T k and at Po 48 gas of the temperature Ti is given off in the time period ahg since the mean temperature T mg (t) of the gas in the working volume is increased.
  • regenerators in the working volume act as filters and can be easily replaced if they are dirty.
  • the heat energy supplied to the fresh air partly comes from a colder heat reservoir such as the ambient air or the groundwater.
  • the sketched heat pump can be constructed in such a way that the air practically does not come into contact with lubricants and the filters can be easily replaced if they are dirty.
  • the gas is removed from the partial volume of the working volume between regenerators 36 and 37.
  • the construction required for this is comparable with that for the gas exchange into or out of the partial volume between the regenerators 39 and 40. 50 used, which is attached to the regenerator 36 and slidably sealed against the pressure housing in a connected tube 206 (see FIG. 51), from which the air is exchanged by valves. Water in the pressure vessel
  • Heat exchanger structure of the cooler 43 is limited.
  • These tubes are movably connected to one another by a lever construction such as 57, 58.
  • the regenerator 41 is omitted, the valve 48 remains unchanged.
  • the air guide pipe 50 also points in the other direction and slidably plunges into a pipe corresponding to 51, which is connected to the pressure vessel in a sealed manner, the 49 corresponding outlet valve being able to be attached to the pressure vessel.
  • Regenerators are attached (ideally: at times as far apart as possible), two tensioned belts are attached, one of which is wound up while rotating a shaft that is sealed out of the pressure vessel while the other is being unwound.
  • each regenerator is driven by two shafts and the
  • the pressure housing is filled with water to such an extent that the cooler structure 43 is largely completely immersed in its lowest position
  • the pipe 50 also serves as an overflow for the water level in the pressure housing.
  • Overflowing W ater r is from the gas in a in the piping system downstream of the valve
  • the water from this pressure tank is fed through a pipe through a, with a
  • actuated valve Float through the water level in this pressure tank, actuated valve is closable, returned to the pressure vessel around the working volume.
  • the water level in the pressure vessel can be changed periodically (by actuating a compression device) and an (additional) pressure change can be achieved in this way.
  • regenerators 36 to 40 For the flow through the regenerators 36 to 40 can also be achieved in that a sheet metal is sealingly attached to the edge of each of these regenerators, which is always immersed in the water even in the periodic operating state. In order to minimize the losses due to the heat transfer surface, this sheet must be provided with a water-repellent surface with a low thermal conductivity.
  • regenerator 41 is omitted and the heat exchanger 43 is replaced by the regenerator 207.
  • the regenerators 39 and 207 are accordingly connected to each other at a fixed distance and the regenerator 40 is temporarily applied.
  • regenerator 208 which is temporarily present at the regenerator 207 with the regenerator 38 which is temporarily present at the regenerator 39, the regenerator 209 temporarily at the regenerator 208 with the regenerator 37 temporarily at the regenerator 38 and the temporarily at the regenerator 209 becomes analogous
  • Regenerator 210 is fixedly connected to the regenerator 36, which is temporarily applied to the regenerator 37.
  • the air exchange through the air guide tubes 205 and 211 takes place predominantly simultaneously, as does the air exchange through the air guide tubes 50 and 212.
  • One of the valves 49 or one of the valves 213 through which the air flows out of or into the air guide tube 212 becomes like this when the stop direction changes Valve 35 used in Fig.l.
  • Valves must be used to regulate the amount of gas flowing into the working volume in order to maintain a certain temperature difference during cooling or heating of the periodically exchanged amounts of gas. If the cooler gas is to experience only a minor change in temperature, gas is sucked out of the working volume as described above during its inflow process through a valve 49 acting like valve 35 with a fan. Since the gas from two different partial volumes, which are separated from one another by a regenerator 40, can flow out of the working volume through different valves 49 and 213 into different spaces of the piping system, (together with a valve which acts like valve 35), the two
  • Temperature changes occurring temperature differences can be varied over a wide range.
  • Heat exchanger e.g. car cooler
  • a system that acts as a gas compressor can also act as a heat pump or refrigerator with minor changes.
  • This construction can also be operated in such a way that lukewarm gas with a higher pressure is periodically pressed into the working volume by a turbine and hot and cold gas periodically flow out of the working volume at a lower pressure.
  • both the cycle shown at the front of the heat pump and the one at the chiller can be used.
  • the respective temperature differences can additionally with a valve that like that
  • Valve 35 acts to be adjusted
  • gas can be cooled below the cooling water temperature T by an entropy transformer with 2 working volumes
  • the driven fan 14 is replaced by an engine described above, the hot gas being absorbed by the working volume that can be assigned to the engine and at higher pressure through the outlet valve 49 or 4 into a space of the piping system is delivered, to which a buffering pressure vessel can be connected and from where the gas, after a previous cooling to approx. T, flows through the valve 49 acting as an inlet valve into the working volume, which can be assigned to the refrigerator.
  • This working volume flows under Tt cooled gas through the valves 48 and possibly the valve 49 acting like valve 35
  • the periodic flow through these valves of the two working volumes can be set accordingly, if the movements shown in FIG. 4, FIG. 5, FIG. 6T occur simultaneously in a working volume, the buffering pressure vessel can be smaller be dimensioned, or omitted
  • This combination can also be used as a heat pump to heat a liquid
  • a hot and cold gas volume is taken up from a first working volume as described above and then released again as a cool gas amount at higher pressure and taken up by a second working volume that it releases again as a warm gas amount at the outlet pressure.
  • the liquid of a heat exchanger was used in the second working volume or cooled an additional amount of gas
  • Pressure housing 110, the valves 111, 112 and the slidingly sealed piston 113 largely enclosed working volume by cylindrical displacers 114 in
  • the working fluid can flow around these displacers 114, the gap between the displacer and the cylinder wall acting as a regenerator pointing in the direction of the
  • a single displacer 114 acts like one of the corresponding regenerators 36
  • valves 1 1 1 and 1 12 correspond to the valves 49 and 48, respectively.
  • the displacers 114 are driven, as with the regenerators in FIG. 8, by a bundle of concentric tubes 109, the tube with the largest diameter against the piston 113 and each another tube is slidably sealed to the two tubes with the next smaller or next larger diameter.
  • the drive can then take place with only a relatively small change in the working volume (up to 10%) by means of the piston 113 by means of a lever construction 117 as in FIG.
  • the corresponding connecting rods of the chain drive described in FIG. 8 can act directly on the corresponding tubes of the tube bundle 109.
  • regenerator to be flown through must be arranged inside the displacer and the flow resistance in the gap between the cylinder wall and displacer must be of the same order of magnitude as for the regenerator at a comparable flow rate. This may require an additional seal.
  • the heat transfer surface for cooling through the cylinder wall 1 15 is increased by slots in the stroke direction, the working fluid flows around the displacer in this area and must also flow through a regenerator in this displacer.
  • This machine can also be designed for operation with a liquid as working fluid in the working volume.
  • the technological problems that occurred were solved by Malone in 1931 for water as the working fluid in machines that are similar in construction to a Stirling engine.
  • Sources Malone: A new prime mover- J. of the Royal Society of Arts, Vol 97 1931, No. 4099, p.680-708 or: The development of the hot air engine by Tvo Kolin Professor of Thermodynamics translated into German by Dr. C. Forster page 54, 55 c E.
  • FIG. 22 looks very different.
  • the working volume is largely delimited by a pressure housing 128, inlet and outlet valves 130 and 129a, b.Tn this working volume is caused by the regenerators 131-136 which are stationary relative to the pressure housing and which are connected to the regenerators 131 -135 connected partition walls 137-141, walls of the pressure housing and displacer sealed on these walls, displacer 142-146 partial volumes delimited
  • the periodic size change of these partial volumes corresponds to the periodically changed stroke difference of the corresponding regenerators in FIG. 9T.
  • the Displacers 142-145 are moved periodically simultaneously
  • the racks 146-149 attached to these displacers are driven by gearwheels on a shaft 150a
  • This shaft is sealed out of the working volume by the pressure housing and on it the ends of a chain 150 are wound up or unwound, which is stretched over two chain wheels 151 and on which the connecting rod 152 of such a chain transmission construction acts, which in FIG. 8 attacks the regenerator 36 Drives
  • this chain transmission through the shaft 154 driven by an electric motor, another similar chain transmission 155, which moves the displacer 146 in the same way, is connected in such a way that there is a phase shift of approximately a quarter period with the movement of the other displacers
  • each of the displacers 142-145 in FIG. 22 adjoin one of the partial volumes between two of the regenerators 131-135 and the partial volume adjacent to the cooler 156
  • the displacer 142-145 can practically no longer be flowed around, otherwise the desired balance will not be formed
  • valve 129a can be used like valve 35 in FIG. 1
  • FIG. 22 the construction of FIG. 22 can also be designed or used as an engine, chiller, heat pump Liquid displacement piston
  • the displacement pistons are designed as a vibrating liquid column with a float in a U-shaped container
  • the movement of the liquid displacer piston is controlled and driven by a belt 159 which is tensioned on a shaft 158 and which is attached to the float 157
  • liquid displacer pistons perform largely the same deriodic movements as explained for FIG. 22 with FIG. 9, several of the liquid displacer pistons corresponding to the displacer pistons 142-145 can also be driven from a shaft 158 corresponding to 150a with this construction in the operating state
  • This shaft 158 can be controlled and / or driven as described for FIG. 22
  • valve 160 Before liquid can get past a float 157 into a hot room, which could lead to a dangerous explosion of steam, the valve 160 should be closed by the extreme position of the float 157 and the flow rate
  • this valve 160 remains closed during the time periods abc with the extreme position of the corresponding float by means of a temporary locking.
  • the displacer 157 is also temporarily locked when it hits the seal which is firmly connected to the pressure housing 161 is printed
  • the surfaces of the heat exchanger 162 are heated or cooled by immersion in the oscillating liquid.
  • valve 166 acts as a nozzle. This drives the pendulum movement of the liquid column
  • the working volume for the working fluid which goes through the cyclic process is reduced to increase the compression together with that the total volume of the working volume and the volume of the oscillating liquid by displacing the slidingly sealed piston 167 and increased again in the time period efg
  • the mechanical energy exchanged can at least partially be temporarily stored in the oscillating liquid column, which connects to the piston 167 min two heat exchangers in a pressure housing according to the invention:
  • each of the regenerators 131-134 in FIG. 22 must be provided with a heat exchanger on the same side with regard to the flow as in regenerator 135.
  • the liquid can then flow through these heat exchangers one after the other and thereby exchange thermal energy at several temperature levels (see FIG. 3).
  • the amount of working fluid in the non-overlapping partial volumes of the working volume divided by the regenerators with heat exchangers then largely have the temperature of the heat exchanger . If the working fluid flows into a working volume of an engine according to FIG. 8 in the operating state, it mixes with cooler working fluid. The heat energy given off compensates for the irreversibility through heat conduction, shuttle losses or limited quality of the regenerators.
  • a design based on FIG. 23 or FIG. 21 is also associated with less design effort. since here too the heat exchangers do not have to be moved and the connections for the liquid exchange of the heat exchanger are not a problem.
  • the inlet and outlet valves are arranged as shown in FIG. 22.
  • the gas escapes from the partial volume of the working volume at the highest temperature and the partial volume adjoins the heat exchanger at the corresponding temperature. If the temperature change of the gas during the adiabatic expansion in the external turbine is significantly smaller than the temperature change of the liquid, the gas is released into and out of a (the hottest) partial volume of the working volume by valves.
  • the thermal energy given off by the exhaust gas of a gasoline or diesel engine during cooling can be used to generate additional mechanical or electrical energy or to charge the engine with filtered fresh air at higher pressure and therefore not have to use any mechanical energy for a turbocharger or compressor. whereby, compared to an engine without this supercharging, a better output volume and in any case a better efficiency can be achieved.
  • the thermal energy emitted by the exhaust gas of a gas turbine during cooling can be used to supply the cool gas with filtered, cool fresh air at higher pressure.
  • the compressor of the gas turbine used here can be designed so that it with unchanged pressure in the combustion chamber and with unchanged
  • Gas flow rate requires less drive energy, which leads directly to a greater useful output with the same fuel consumption and better efficiency.
  • the efficiency in this case is greater due to a synergy effect than the sum of the efficiency of the original gas turbine and the efficiency of the thermal compressor (gas compressor), since the power applied by the thermal compressor for gas partial compression from the original compressor of the gas turbine only with less favorable Efficiency can be achieved, driven by the branching of mechanical shaft power. Possibly. it is also possible to use a conventional gas turbine. A relative pressure increase in the gas turbine can then be expected, which decreases continuously from the fresh air inlet to the exhaust gas outlet, as a result of which the power density and efficiency are increased.
  • Glass rods 251 are arranged largely parallel to a plane, which divides the reflected solar radiation from a parabolic trough mirror into two equally strong beams, and almost abutting a plane perpendicular to it through the focal line 250 of the parabolic trough mirror, so that. only a small proportion of the radiation power reflected in the direction of the focal line arrives at the focal line of these elements when the parabolic trough mirror is ideally aligned in the region of the end face
  • the incident sunlight is ultimately reflected in a directed manner and the heat radiation of a black body with a temperature of 700 ° K is absorbed as far as possible.
  • These glass rods are arranged in several rows with only small slits and, together with mirror-pure sheet metal, which has surfaces parallel to them, enclose a flow channel 252 parallel to the focal line 250, which flows from a flow channel 253 parallel to the focal line 250 with a larger cross section through at least one connecting channel 254 Air is supplied and from which the air flows through the slots between the glass rods 251.
  • this air is directed away from the focal line onto an absorber structure 255, where the air is heated by the solar energy as it flows through. Adjacent to the absorber structure is the hottest flow channel 256, which leads the hot air to a collecting channel.
  • the absorption of the solar radiation takes place on surfaces that also reflect directionally, absorb the radiation of a black body at a temperature of 700 ° K and are arranged so that the absorbed energy per surface is as constant as possible, so that the heat transfer from this surface to the Work equipment (despite its low thermal conductivity or heat capacity) with minimal exergy losses.
  • a black body at a temperature of 700 ° K
  • the area of the absorber can be increased by increasing the number of areas which are always aligned in parallel with an increasing number, the air having to flow through only one area from the focal line in order to reach the hottest flow channel 253.
  • At least one glazed flat slotted plate 257 is attached in front of the focal line in the direction of irradiation, in the plane of which the focal line also lies.
  • Beam direction which ensures that a certain amount of air arrives hotter at the absorber structure than without this temperature profile through the formation of a non-linear temperature profile.
  • an entropy transformer is necessary, in which the collector described with Parabolic trough mirror air is heated, which heats a likewise described heat storage and is coupled to this circuit parallel to the heat storage, at least two working volumes connected in parallel, each of which supplies a turbine that drives a generator with compressed air
  • the cooling by water takes place via a large water tank, which serves as an intermediate store, in order to be able to cool the water to lower temperatures at night
  • the secondary claim 155 and the following claims protect a solar collector that heats a gas over a larger temperature interval
  • FIG. 26 An exemplary embodiment characterized in FIG. 26 has two layers of translucent insulation 265, 266 between a transparent cover 260 and an insulated rear wall 261 arranged in parallel between three spaces running parallel thereto with flow channels 262, 263, 264 for the gas.
  • the flow channels run at an angle of 45 ° to the parallel collecting channels 267,268,269
  • Gas is blown from each corresponding flow channel 263 by a fan 272 from the corresponding collecting channel 268
  • These fans 272 are all arranged on a shaft 273 and are dimensioned such that a gas flow flows into each flow channel 263, each of which is largely proportional to the radiation power radiated onto the surface of the corresponding flow channel
  • the translucent insulations 265, 266 consist of either uncoated or coated, the infrared radiation of a black body with a temperature of 700 ° K as much as possible absorbing and the sunlight as possible reflecting reflective metal foil or thin sheet with a corresponding surface and slots 274 parallel to the transparent cover
  • a structure can be achieved by an alternating arrangement of flat and corrugated layers (see corrugated cardboard), whereby a line can be laid through every point of the metal, which runs as far as possible anywhere in the material or at least is not far away from it and is parallel to a main direction which, at least with a suitable orientation, allows direct solar radiation to pass through without significant losses due to absorption or scattering
  • the smallest surface largely surrounded by metal perpendicular to the main direction in the translucent insulation has a size in the range from 0.25 cm 2 to 2 cm 2 T area of the insulated rear wall adjacent to the translucent insulation is optionally an optically selectively coated or blackened metal fabric 275, whereby an increase in flow resistance is achieved.
  • the aim of this flow regulation is to achieve as constant a current flow as possible by means of a maximum area in the translucent insulation the transparency of the gas is used when the translucent insulation is flowed through.Through the interaction of flow, heat conduction and absorption of the radiation energy, a non-linear temperature profile forms, which is flatter on the side of the flowed through insulation in the area of a plane from which the flow in isolation occurs
  • Irradiation direction corresponds to the main direction of the collector. especially when several are connected in series, a very high end temperature can be reached for flat plate collectors
  • a cylinder for example, can be used to immerse a liquid in a container with a vertical axis and a downward opening
  • the valve control is regulated like a historical steam engine.
  • the difference in hydrostatic pressure corresponds approximately to the change in pressure of the
  • a subsystem works like a historic waterwheel without valves
  • Liquid surface of a total container moves
  • the container Due to the rotation, the container is moved in such a way that it predominates
  • the liquid surface of the entire container accelerates.
  • the cover is attached from the side through the side cover, which is attached to the side perpendicular to the shaft axis and is sealed with a sliding seal, as far up as possible
  • Containers supplied or removed in the lowest possible position The other periodic exchange of gas takes place when the container is flooded over the surface of the liquid when it emerges or when it runs empty.
  • This arrangement can also be used for gas compression if the axis is driven in the opposite direction to when it is used as a drive
  • the area of the regenerators 274 - 277 through which flow is required must be increased accordingly.
  • the stationary regenerators 274 - 277 are folded several times along parallel lines 278 at a largely constant distance and enclose at least one disk-shaped displacer element 279, which is periodically moved parallel to it, up to the region of the central axis of the displacement element parallel to the folding edges on both sides. The other half of the displacement element is surrounded by the adjacent regenerator.
  • At least one of the regenerators is optionally connected to a hydraulic or pneumatic piston or diaphragm bellows which can be moved in the direction of movement and which is moved by liquid or gas from the space around the liquid surface of the coupled vibrating surface, which is distant from the corresponding work space Liquid column is filled or filled via control valves.
  • the movement is either by a rod or a tensioned tension element (such as rope or chain) via a movable connection from an endless tension element, like a closed chain or toothed belt, tapped, which is tensioned over several wheels rotating at a uniform angular speed.
  • a tensioned tension element such as rope or chain
  • an endless tension element like a closed chain or toothed belt, tapped, which is tensioned over several wheels rotating at a uniform angular speed.
  • a pipeline system with negative pressure such as the boiler via a heater, is coupled to the inlet valve of a heat engine according to the invention.
  • This system is used as a vacuum cleaner.
  • the effort for the housing 280 around the work space can be significantly reduced if curved shapes are used.
  • the moving regenerators 281 - 284, constructed in the form of a cone shell, have good dimensional stability, can be produced with reasonable effort and can only be driven in the area of the cone tips.
  • each regenerator is connected to a sheet metal cylinder jacket 285 or a comparable jacket of a pointed truncated cone, which is continuously immersed in a liquid 286 at the lower end and thus a flow around the Regenerator prevented during lifting movements parallel to the cylinder axis of the sheet metal jacket
  • Truncated cones which become narrower at the top, are inexpensive and unproblematic as a shape for the sealing element 285 immersed in the liquid and the side housing 280, since the upper region is expanded due to the temperature increase.
  • Concentric tubes 286 are used to drive and guide the regenerators and sealing cylinders, which are guided on an unmoved tube 287 on the common axis of the cylinders and are connected to the regenerators 281-285 in the region of the cone tips ⁇ . In this area, the tubes 286 are provided with at least one slot in the axial direction, through which the internal tubes are connected to the corresponding regenerators 281-284
  • the tubes 287 protrude decisively upwards over the uppermost regenerator 281 into a special bulge 288 of the work space enclosed by the housing and are slidably guided there on an unmoved tube 287.
  • the cylinders 285 are also each connected to one of the tubes 286, which are also slidably guided in this area.
  • the space between the liquid surface 288 and the lowermost regenerator 284 at its lowermost position in the operating state is largely filled by an at least two-part displacer structure 289, which is moved apart during an upward movement and opens flow channels for the working gas on the separating surfaces which run obliquely to be protected.
  • This displacer structure 289 is also guided in the region of the cylinder axis and is either moved via a separate drive or by springs between the regenerator 284 and individual displacer elements and a spring-loaded stop for the stop at the liquid boundary surface 288.
  • this thickener 289 is permanently connected in one piece to the lowermost regenerator 284. so two parts have to be moved less.
  • the dead space becomes larger because of the necessary permanent air channels through the displacer 289 or on its surface.
  • the heat exchanger 290 is either attached directly below the lowest regenerator 284 and flows through a heat exchange medium, or it is attached to the cylinder 285 and / or the corresponding pipe 286 with the lowest regenerator 284 and immersed in the lowest position in the liquid 286.
  • the heat energy is exchanged, which is compensated in continuous operation by a stationary heat exchanger, e.g. is connected to the hot water supply of the building «i
  • Working gas is periodically exchanged through at least one valve 291 in the housing above the uppermost regenerator 281. This exchange is offset by the exchange of working gas. which takes place from the partial space above the lowermost regenerator 284 through at least one piercing pipe attached directly to one end, which is always immersed in the liquid 286.
  • At least one further pipe is then arranged, the upper edge of which extends even further beyond the liquid level.
  • the space is connected by a separate valve, which is controlled together with the gas valve, to a space which is also connected to the space with which the working space exchanges gas through the adjacent pipe.
  • a separate valve which is controlled together with the gas valve, to a space which is also connected to the space with which the working space exchanges gas through the adjacent pipe.
  • it may alternatively be simpler to compare the water level via an additional corresponding pipe arrangement. 295 to check, in which the pipe for the gas exchange is omitted.
  • This pipe cf. 295 is also supplied with water via a further pipe cf. 296, which is used as an overflow and which is arranged in the stroke largely within the liquid with an opening at the level of the largely immobile liquid level without penetrating a regenerator.
  • regenerators 281-284 or elements rigidly connected thereto are rigidly connected thereto
  • the top regenerator 281 directly or indirectly movably engages the main lever at a location that is closest to the location where the direct or indirect mobile connection to the housing is made.
  • One of the lowest regenerators is movably connected via connecting rods 298 to two driven crankshafts 299, which are arranged and moved mirror-symmetrically to a plane in which the unmoving guide element 287 lies in the direction of stroke.
  • regenerators are connected at least to one of the connecting rods, which are supported with the other ends on axles of at least one crankshaft, which can all be cut by a line through the parallel axis of rotation of the crankshaft, whereby the bearing for a connecting rod of the lowest regenerator is furthest from the axis of rotation of the crankshaft and the bearing of the highest regenerator is closest
  • at least one regenerator with a phase shift of a quarter (25 ° o) of a period is given relative to the volume change.
  • the penodic recording takes place when operating as a power machine, and when operating as a heat pump or refrigeration machine, the penodic delivery of working fluid takes place through a valve 291 in the work area adjoins a subspace 301 with a constant volume, which is completely enclosed by two regenerators 302-303. one of these regenerators 302 being relatively directly adjacent to the housing.
  • At least one guide element in stroke 287 is at least partially designed as a threaded rod or ball screw, and an engaging element then moves at least one regenerator connected to it by rotating the threaded rod or Kubelumlspmdel in stroke direction.
  • the threaded rod or ball screw has areas with different pitch heights into which the ⁇ earth elements of the regenerators, which rate differently, intervene so that they are moved at different speeds in rotation when the screw thread or cooling screw rotates, so the number of moving parts can be significantly reduced
  • a heat engine according to the invention can thus be constructed with only five moving parts and the necessary valves.
  • the regenerators are moved up and down penodically when the ball screw rotates at a constant speed in the stroke direction, or at least one threaded rod or ball screw becomes pe ⁇ odically in different directions by using a cube screw and connecting elements with a closed, intersecting thread rotated either by a mechanical control system or directly by a correspondingly controlled motor.
  • the bottom regenerator engages in a ball screw with a closed path and at least some of the other regenerators in rather ordinary thread paths, the paths of which are not closed.
  • the guide tube is flowed through in the middle of working gas from the coolest part of the room either penodically or continuously.
  • a radial ventilator is connected to the pipe with thread or coolant circulation shaft and the pipe in this area is also opened laterally in the coolest part on the other side of the pipe center.
  • a separate pipeline for working gas leads from the space adjacent to one opening of the guide tube to the space adjacent to the other opening in the area of the liquid surface.
  • a valve 312 is attached to the connection from the working space to the tube with the vibrating liquid column, which has a stop in the direction of flow towards the working space, against which the ⁇ valve plate 313 is pressed in a sealed manner as soon as the liquid column has moved too far in the direction of the working space.
  • Another ⁇ L bertikvent ⁇ l 315 coupled to the same space 308 leads instead to the pressure vessel 309 to an external container 316.
  • the Flusstechnikehtand in this container is held constant at the highest possible level.
  • the lowest penodically moving regenerator is a lifting one
  • Pipe 295a fastened, into which gas can flow in and out unhindered from the sub-area adjoining it and whose lower end is always immersed in the liquid.
  • a tube is concentric in this tube 295a, sealingly connected to the housing
  • Liquid of the oscillating liquid column 305 arrives.
  • a pipe 299, the upper edge of which ends in the lowermost subspace at the height of the desired liquid surface 288 in the working space, is connected as far down as possible to the previously described pipe 295, which leads to the oscillating liquid column 305.
  • a valve supplies the working area with a certain amount (e.g. 31) of liquid each time the machine is started.
  • a certain amount e.g. 31
  • the rest of the management of the different amounts of liquid in the machine is done automatically with the construction described above and the functional relationships.
  • the pressure vessel can optionally be replaced by a further working space, in which the thermodynamic cycle takes place with an identical pentode duration offset by half a pentode duration
  • the profile 319 of the channel e.g. worked out with a cursive legend.
  • At least two of these plates are connected substantially in parallel so that both profile edges in the ideal case of j Eder any point be touched by a plate 318 on the perpendicular line.
  • a flexible flat material 320 such as sheet metal or thin (5 mm) plywood is optionally attached to the profile edges 319.
  • the sheet itself can have a reflective surface.
  • Mirrored film or a thin glass mirror must be applied to plywood.
  • mirror trough elements 317 are arranged so that especially in
  • Elements 317 reflected solar radiation can be absorbed on the smallest possible area 321.
  • This structure of the concentrating mirror can be easily integrated on a house roof in terms of construction and architecture:
  • optical concentration factor is also good enough, if only the absorber
  • the edges of the mirror segments 323 emphasize the vertical so that the mirror is more emotionally accepted as a roof.
  • a channel 324 is arranged between two mirror elements, in which water can run off.
  • the mirror system thus forms the top roof skin.
  • the snow-covered structure also has an advantageous effect here, since no horizontally running channels are formed in which water or wet snow can accumulate, causing water to penetrate. Frost damage and leakage can result in the mirror structure being moved around an axis as an alternative. ww yy i m PCT / DE98 / 02827
  • the absorber 322 is sensed and rotated so that its main or symmetry axis 325 corresponds to the main radiation 326 of the absorbed radiation.
  • the absorber 322 is always located in the plane of symmetry of the parabolic nominal mirror 317, as a result of which a good concentration ratio is achieved.
  • the absorber is arranged at a greater distance in the order of the extent of the TWD from the TWD, with the side walls being mirrored, so that a more uniform radiation density occurs at the absorber.
  • the insulated container 328 with a reflecting inner wall forms the rear wall of an upstream solar collector 331. It supplies the heat transfer medium with energy before it can flow through the TWD 327.
  • This collector 331 is supplied with solar radiation energy by a further mirror 332 connected to the absorber 322, which the TWD 327 just missed. Also in this collector 331, the absorber 333 is flowed through by the warm medium ⁇ e__ ⁇ er medium, which the ⁇ g— ' entire absorber structure from
  • Piping system 334 is supplied via at least one movable connection.
  • the absorber structures 322 of a plurality of mirrors aligned in parallel with identical focal lengths are connected relatively directly to a pipeline system 334 which is also moved.
  • a ⁇ bsorber is movably connected via three racks with three fixed points and the distance can be changed with motor power controlled by a shift in the rod direction.
  • At least one absorber 322 is slidably connected to a toothed rack in a controlled manner with motor force, which is movably connected via two further toothed racks with two fixed points each and the distance can be changed in controlled manner with motor force.
  • At least one absorber is movably connected to another absorber and is only moved with two racks.
  • the connecting pipe 334 of the heat transfer medium also fixes the absorber 322 attached to it with respect to the pipe axis.
  • the rotation of an absorber about an axis of rotation perpendicular to the horizontal east-west axis and to the axis of symmetry of the absorber in the main beam direction takes place through the parallel coupling by ropes with a rack, which at 12 noon as close as possible to a vertical plane in the north-south direction
  • the pivot points 336 of the ropes are arranged on one plane through the axis of rotation 337 of the absorber 322 or the axis of rotation of the attachment of the toothed rack to the absorber structure and lie on both sides of these axes of rotation 337, ...
  • an absorber 322 is rotated about an axis of rotation perpendicular to the horizontal east-west axis and to the axis of symmetry of the absorber in the main beam direction by the parallel coupling by rods with a rack, which at 12 noon as close as possible to one vertical plane runs in the north-south direction, the fulcrums of the rods being arranged on a plane through the axis of rotation of the absorber or the axis of rotation of the attachment of the rack to the absorber structure and, when projected into a plane perpendicular to the axis of rotation of the absorber, at least approximately form a parallelogram with a line through the axes of rotation, the ideal angle of which is 90 °
  • the rack is formed by a carrier on which a chain is fastened, in which a sprocket engages, which is driven by a motor via a self-locking gear.
  • the sprocket is guided on the chain by at least one roller that is pressed against the carrier from the other side.
  • a rack can be placed vertically and extended to near the ground so that the A. absorber structure along this rack can be lowered to near the ground by moving the engaging drive.
  • the fulcrum for the absorber structure with gas guide channels 322 is further away from the large main mirror 319 in the beam direction than the fulcrum for the smaller mirror 332 additionally arranged around it
  • the translucent thermal insulation 327 consists of a flat support structure arranged in the radiation direction, e.g. from several slotted sheets with slots arranged perpendicular to the radiation direction, which is surrounded by a transparent and / or especially reflecting structure made of glass fibers in radiation direction, optionally in addition or as a replacement for the glass fibers, glass tubes or rods are arranged in the beam direction.
  • the collector 16 is completely covered by glass 23
  • the TWD 327 is only covered by glass 337 as far as is necessary to guide the heat transport medium air in a flow that is sufficiently parallel to the TWD 327.
  • the currents in the air are controlled in particular when the solar radiation is weakened so that more air is blown out of the collector 331 in front of the TWD 327 than through the TWD 327 is suctioned off.
  • the pollution of the TWD by unfiltered outside air is reduced.
  • the solar radiation energy is concentrated by the mirror structure primarily on the translucent thermal insulation TWD 327 of the absorber.
  • the solar radiation will penetrate at least the front part of the TWD 327 predominantly without absorption and will then be absorbed in the absorber structure.
  • the heat energy can only escape from the absorption area after the decisive obstacles have been overcome by the TWD 327, since the thermal radiation from the absorber or each emitting surface is only largely absorbed by surfaces which have a relatively small temperature difference and which also suppresses convection due to the large areas of the TWD 327 that subdivide the relevant convection space.
  • the flow of the heat transfer medium (eg air flow) is absorbed there in jet direction.
  • the absorber is divided into areas, the flow of which is controlled in a temperature-dependent manner in order to avoid mixing of the heat transfer medium with large temperature differences in the outlet manifold 330.
  • the flowable cross section should remain constant in this area. This is achieved by bimetals 339 regulating the flow, two of which are each connected to a bar 340 like a scale, the suspension of two corresponding bars being movably connected to a centrally suspended bar
  • the pipeline 330 through which the hot gas is removed from the absorber 322 is encased with an insulation 341 with an outer surface 342 with good heat conduction and optionally good or selective absorption, which in turn is largely completely encased by translucent thermal insulation 343 and in one Room 344 ⁇ runs through, which is flowed through by the warm gas of the heat energy cycle on the way to at least one absorber 322 and which for the fall autumn 12:00 noon on the directly illuminated side by an impermeable translucent insulation 345 and on the other side by one
  • Weather protection adjoins and which reflects the incident light, in particular, onto the side of the inner tube 342 which is not directly illuminated, is surrounded and is thus completely encased.
  • a bulk material storage works thermodynamically well and is constructed with a tolerable effort by dividing the bulk material 348 through which the heat transfer medium (e.g. air) flows through at least one insulating, non-flowable intermediate layer 349 into concentric shells with a zvlinderformie jacket with a vertical axis and outwardly curved floor and top surfaces the flowable transitions 350 from an inner shell filled with debris to the adjacent outer shell occur through openings in the insulating cylinder jacket 349, which are arranged on both sides in the area of a plane through the cylinder axis and thus guide the flow through non-flowable connections running in the area of this plane is that the shells can only be flowed through in one direction of rotation about the vertical cylinder axis.
  • the heat transfer medium e.g. air
  • a transition between two half-shells filled with debris is only possible if there is flow through a vertical shaft 351, via which the warrant carrier can also be exchanged.
  • the flow can be controlled in places by reducing the size of the inflow channel in such a way that only heat transfer medium flows in a narrow temperature range in the shaft.
  • One of the outermost insulation layers 352 is flowed through from one fill layer to the other. This results in a decisive curvature of the temperature professional, which means that due to the smaller slope on the cooler side, there is only a lower loss of heat energy flow than without the flow against the temperature gradient.
  • the flow paths are extended by additional, smaller, non-flowable barriers 355.
  • the flow through these bulk material layers 353 is relatively even, the flow paths are approximately the same length as in the cylinder jacket 356 and there is no unfavorable mixing of heat transfer medium at different temperatures.
  • the bulk material storage is heated to well over 100 ° C when the hot and cold air flows in and the bulk material storage is removed a few weeks later by air that flows into the outer storage area at approx. 50 ° C and through one of the Air ducts are removed at 120 ° C - 150 ° C and then cooled by a heat exchanger that heats water from approx. 40 ° C to 100 ° C, which is taken from an insulated water tank in the lower area and fed into the upper area.
  • the waste heat from the ⁇ X arm power engine operated as a hot gas engine is used at Novam to supply energy for heating and hot water.
  • a hot gas engine operated as a hot gas engine
  • a high synergy effect is achieved if the storage tank is not filled with pure water, but with biomull and fakahen.

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Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Transfer von Entropie, wobei sich innerhalb eines Druckgehäuses durch den periodischen Austausch von Arbeitsmittel(n) durch Ventile bei unterschiedlichen Drücken und die periodische Veränderung von Teilvolumina, abgegrenzt durch Regeneratoren, wahlweise mit oder ohne Einsatz einer Kompressionseinrichtung, ein periodischer Kreisprozeß ausbildet. Dabei vereinfacht die Umsetzung von mechanischer Energie durch den Austausch von Arbeitsmittel bei unterschiedlichen Drücken die Integration anderer Teilsysteme und die erhebliche Temperaturänderung zumindest eines Arbeitsmittelstroms durch die Kopplung mit einem thermodynamischen Kreisprozeß Wärmeenergietransport, Wärmeenergiespeicherung oder den Aufbau eines konstruktiv einfachen, effektiven Sonnenkollektorsystems, bei dem optische Konzentration, transluzente Isolation und eine Durchströmung der transluzenten Isolation sehr effektiv kombiniert werden. Eingesetzt werden kann dies zur Nutzung von Sonnenenergie oder Wärmequellen, zur bedarfsgerechten lokalen Versorgung für Pumpleistung, mechanischen Antrieb, elektrische Energie, Wärmebereitstellung, Kälteerzeugung, Reinigung oder Trennung, chemische oder physikalische Veränderung zumindest einer Substanz.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Transfer von Entropie mit thermodynamischem
Kreisprozeß
Beschreibung
Problem:
Beim Transfer von Entropie wie z.B. bei der Nutzung von Sonnenenergie oder Wärmequellen, wie z.B. die Verbrennung von Biomasse, Abwärme oder Geothermie, für eine bedarfsgerechte lokale Versorgung für Pumpleistung, mechanischen Antrieb, elektrische Energie, Wärmebereitstellung, Kälteerzeugung, Reinigung oder Trennung, chemische oder physikalische Veränderung zumindest einer Substanz durch die Kopplung mit einem periodisch ablaufenden thermodynamischen
Kreisprozeß zu erreichen, daß der notwendige Aufwand an Energieträgern oder mechanischer
Energie sowie der konstruktive, technologische, ökonomische oder ökologische Aufwand für
• den Aufbau der gesamten Vorrichtung oder den Betriebsablauf des gesamten Verfahrens,
• den dabei notwendigen thermischen oder mechanischen Energietransport(en),
• die dabei verwendbare(n) Verfahren oder Vorrichtungen zur mechanischen Energieumwandlung oder
• eine integrierbare Energiespeicherung möglichst gering werden kann.
Die bisher verwendeten thermodynamischen Kreisprozesse (Stirlingmotor, Dampfturbine) sind jeweils an zwei Wärmebäder mit konstanter Temperatur angekoppelt.
Dadurch kann ein Energietransport nur optisch (bei Parabolspiegel oder Lichtleiter) oder über einen Materiefluß mit einem Phasenübergang (Heatpipe) erfolgen.
Gespeichert werden kann die thermischen Energie aufgrund des angestrebten isothermen Austausches von Wärmeenergie nur in chemischen Speichern oder in
Latentwärmespeichern.
Dadurch wird der Aufwand für die Konzentration der Energie durch den Kollektor, den Transport und eine für viele Anwendungen wünschenswerte Speicherung zu oft zu groß. Wenn mit möglichst geringem apparativem Aufwand z.B. eine direkte Versorgung mit
Kälte oder Druckluft angestrebt wird, so muß bei vielen bekannten Systemen der Weg über die Schnittstelle elektrischer Strom gewählt werden. Aufgabe
Der Erfindung liegt die zentrale Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren und/oder bei einer Vorrichtung zum Transfer von Entropie wie bei der Nutzung von Sonnenenergie oder Wärmequellen, wie z B die Verbrennung von Biomasse, Abwarme oder Geothermie, zur bedarfsgerechten lokalen Versorgung für Pumpleistung, mechanischen Antrieb, elektrische Energie, Warmebereitstellung, Kaiteerzeugung, Reinigung oder Trennung, chemische oder physikalische Veränderung zumindest einer Substanz durch die Kopplung mit einem periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozeß, dessen Wirkungsgrad möglichst hoch ist, zu erreichen, daß der notwendige Aufwand an Energieträgern oder mechanischer Energie sowie der konstruktive, technologische, ökonomische oder ökologische Aufwand für • den Aufbau der gesamten Vorrichtung oder den Betriebsablauf des gesamten Verfahrens,
• den dabei notwendigen thermischen oder mechanischen Energietransport(en),
• die dabei verwendbaren Verfahren oder Vorrichtungen zur mechanischen Energieumwandlung oder • eine integrierbare Energiespeicherung möglichst gering werden kann
Wesen der Erfindung Erfindungsgemaß gelost wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Transfer von Entropie bei dem gegen andere Räume oder die Umgebung durch zumindest ein Ventil und zumindest ein Druckgehause wahlweise ohne oder mit mechanischer Kompressionseinrichtung, wie z B einen oder mehrere Kolben, Flussigkeitskolben oder Membrane, und wahlweise zumindest eine Flussigkeitsgrenzflache oder keine zumindest ein mit Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingegrenzt wird, in dem
• jeweils zumindest zwei gegeneinander abgrenzbare, vom Arbeitsfluid in einer Periode mit maximaler Menge zu durchströmende Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Warmeubergangsflachen, in welchen im Betriebszustand jeweils vom Arbeitsfluid zu durchströmende isotherme
Flachen unterschiedlicher Temperatur ausgebildet werden,
• wahlweise zumindest ein oder kein dazwischen verbindend angeordnetes und weitgehend abdichtendes oder mit der Wirkung eines Regenerators ausgestattetes Element oder Bauteil wie z B eine (faltbare) Membrane, gefaltete, teleskopartige oder federnde Bleche, eine formveranderbare Regeneratorstruktur oder eine
Flussigkeitsgrenzflache
• oder wenigstens ein oder kein in diesem Arbeitsvolumen bewegbarer Verdrangerkolben
• und die Begrenzung des Arbeitsfluids
ERSATZBLAπ (REGEL 26 zumindest ein Teilvoiumen mit minimaler Größe weitgehend überschneidungsfrei zu Vergleichbarem abgrenzen und zum Teil durch daran angreifende Elemente des Steuersystems zu Bewegungen veranlaßt werden, durch die das Verhältnis von diesem Teilvolumen zu diesem Arbeitsvolumen überwiegend in den Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses entweder vergrößert oder verkleinert wird, während denen dieses Arbeitsvolumen nur geringer in der Größe verändert wird und je nach Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen jeweils zumindest ein bestimmtes Ventil- dessen Öfϊhungs- und Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflußt und welches dieses Arbeitsvolumen gegen zumindest einen äußeren Raum abgrenzen kann, welcher angefüllt ist mit zumindest einem Arbeitsmittel bei teilweise unterschiedlichen, relativ zur periodischen Druckänderung in diesem Arbeitsvolumen während diesen Zeitperioden nur geringen Schwankungen unterworfenen Drücken, vom Steuersystem oder dem Strömungsdruck überwiegend (in den oben charakterisierten Zeitperioden) offen gehalten und durchströmt wird, welches (Ventile) während zwischen diesen Zeitperioden ablaufenden anderen Zeitperioden geschlossen gehalten wird, in denen der Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen durch die Verschiebung der oben genannten oder weiteren Komponenten oder Bauteile durch das Steuersystem und der dadurch verursachten Veränderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen und/oder durch eine Veränderung der Größe dieses
Arbeitsvolumens durch die mechanische Kompressionseinrichtung entweder steigt oder fällt und das Verhältnis jedes wie oben definierten Teilvolumens zu diesem Arbeitsvolumen nur in entscheidend geringerem Umfang verändert wird, wobei während einem relativ zur Periodendauer viel längeren Zeitintervall entweder eine Wärmeenergieaufhahme oder -abgäbe zumindest einer Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms bei gleitender Temperatur oder bei mehreren Temperaturniveaus erfolgt und in diesem Arbeitsvolumen zumindest ein Arbeitsmittel zumindest teilweise als Arbeitsfluid wirkt, das den periodischen thermodynamischen Kreisprozeß durchläuft.
Das erfindungsgemäße Verfahren läuft in einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Transfer von Entropie ab, bei der gegen andere Räume oder die Umgebung durch zumindest ein Ventil und zumindest ein Druckgehäuse wahlweise ohne oder mit mechanischer
Kompressionseinrichtung, wie z.B. einen oder mehrere Kolben, Flüssigkeitskolben oder Membrane, und wahlweise zumindest eine Flüssigkeitsgrenzfläche oder keine zumindest ein mit Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingegrenzt wird, in dem • jeweils zumindest zwei gegeneinander abgrenzbare, vom Arbeitsfluid in einer
Periode mit maximaler Menge zu durchströmende Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen, in welchen im Betriebszustand jeweils vom Arbeitsfluid zu durchströmende isotherme Flächen unterschiedlicher Temperatur ausgebildet werden, • wahlweise zumindest ein oder kein dazwischen verbindend angeordnetes und weitgehend abdichtendes oder mit der Wirkung eines Regenerators ausgestattetes Element oder Bauteil wie z.B. eine (faltbare) Membrane, gefaltete, teleskopartige oder federnde Bleche, eine formveränderbare Regeneratorstruktur oder eine Flüssigkeitsgrenzfläche • oder wenigstens ein oder kein in diesem Arbeitsvolumen bewegbarer Verdrängerkolben • und die Begrenzung des Arbeitsfluids zumindest ein Teilvolumen mit minimaler Größe weitgehend überschneidungsfrei zu Vergleichbarem abgrenzen und zum Teil durch daran angreifende Elemente des Steuersystems zu Bewegungen veranlaßt werden, durch die das Verhältnis von diesem Teilvolumen zu diesem Arbeitsvolumen überwiegend in den Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses entweder vergrößert oder verkleinert wird, während denen dieses Arbeitsvolumen nur geringer in der Größe verändert wird und je nach Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen jeweils zumindest ein bestimmtes Ventil, dessen Öfthungs- und Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflußt und welches dieses Arbeitsvolumen gegen zumindest einen äußeren Raum abgrenzen kann, welcher angefüllt ist mit zumindest einem Arbeitsmittel bei teilweise unterschiedlichen, relativ zur periodischen Druckänderung in diesem Arbeitsvolumen während diesen Zeitperioden nur geringen Schwankungen unterworfenen Drücken, vom Steuersystem oder dem Strömungsdruck überwiegend (in den oben charakterisierten Zeitperioden) offen gehalten und durchströmt wird, welches (Ventile) während zwischen diesen Zeitperioden ablaufenden anderen Zeitperioden geschlossen gehalten wird, in denen der Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen durch die Verschiebung der oben genannten oder weiteren Komponenten oder Bauteile durch das Steuersystem und der dadurch verursachten Veränderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen und/oder durch eine Veränderung der Größe dieses
Arbeitsvolumens durch die mechanische Kompressionseinrichtung entweder steigt oder fällt und das Verhältnis jedes wie oben definierten Teilvolumens zu diesem Arbeitsvolumen nur in entscheidend geringerem Umfang verändert wird, wobei während einem relativ zur Periodendauer viel längeren Zeitintervall entweder eine Wärmeenergieaufhahme oder -abgäbe zumindest einer Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms bei gleitender Temperatur oder bei mehreren Temperaturniveaus erfolgt und in diesem Arbeitsvolumen zumindest ein Arbeitsmittel zumindest teilweise als Arbeitsfluid wirkt, das den periodischen thermodynamischen Kreisprozeß durchläuft.
Dem gesamten Kreisprozeß in einem Arbeitsvolumen können mehrere parallel ablaufende Kreisprozesse zwischen je zwei Wärmereservoirs mit, bei vertretbarer Idealisierung betrachtet, konstanten Temperaturen zugeordnet werden. Jedes Wärmereservoir dieser Kreisprozesse kann einem mit Arbeitsfluid gefüllten, wie oben definierten Teilvolumen des Arbeitsvolumens zugeordnet werden. Zumindest eine Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms wird so entweder durch die Aufnahme oder die Abgabe von Wärmeenergie bei einer relativ zur gesamten Temperaturänderung geringeren Temperaturdifferenz beim Kontakt mit den heißeren oder kälteren Wärmereservoirs dieser Kreisprozesse erwärmt oder abgekühlt, wobei sich die Phase oder chemische Zusammensetzung umformen können. Zur Nutzung der Sonnenenergie wird zumindest einer Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms Wärmeenergie bei gleitender Temperatur oder mehreren Temperaturniveaus zugeführt.
Beim Aufbau des integrierbaren Kollektors können aufgrund der Temperaturänderung über ein großes Temperaturintervall die Prinzipien
• optische Konzentration
• transluzente Isolation und • Durchströmung der transluzenten Isolation sehr effektiv kombiniert werden.
Die Wärmeenergie kann sehr effektiv und kostengünstig mit einem sensitivem Speicher, der eine große Oberfläche aufweist wie z.B. eine Kiesschüttung, bei einer Durchströmung mit Arbeitsmittel ausgetauscht werden. Der Wärmeenergietransport kann durch eine Bewegung eines kapazitiven Arbeitsmittels, wie z.B. Luft, erfolgen.
Durch die Druckänderung zumindest eines Arbeitsmittels steht auch die Möglichkeit offen, eine sehr unproblematische Infrastruktur zum Transport der mechanischen Energie oder als Schnittstelle zum einfachen weiteren Transfer bzw. Transformation für konkretere Problemlösungen zu nützen.
Zum Teil werden diese Probleme bereits in dem Patent DE 3607432 AI aufgegriffen. In diesem Patent befindet sich eine Darstellung über die theoretischen Grundlagen eines Kreisprozesses. Zitat: Spalte 3, Zeile 45: „Vorliegende Erfindung liefert die Erkenntnisse und praktischen Verfahren, um auch mit einer Wärmezufuhr bei gleitender Temperatur den Carnot- Wirkungsgrad erreichen zu können." Das Konzept für eine entsprechende Wärmekraftmaschine wurde vom Anmelder des zitierten Patents im Tagungsband der 6th International Stirling Engine Conference 1993 26 - 27 - 28. May in Eindhoven (Netherlands) vorgestellt.
Beim zitierten Patent ist eine physikalische (Phasen-) und/oder chemische Veränderung durch Wärmeenergietransformation über ein breites Temperaturintervall nicht aufgeführt, obwohl diese Probleme auf das selbe Kernproblem zurückgeführt werden können: Zur Verflüssigung eines Teils eines Gasgemisches muß aufgrund des veränderbaren Verhältnisses der Partialdrücke meistens über ein Temperaturintervall hinweg Wärmeenergie entnommen werden.
Bei der Verdampfung eines Gasgemisches muß dementsprechend über ein Temperaturintervall hinweg bzw. bei mehreren Temperaturen Wärmeenergie zugeführt werden.
Ähnliches gilt auch f r einen chemischen Prozeß, bei dem Wärmeenergie bei mehreren Temperaturen oder in einem Temperaturintervall aufgenommen oder abgegeben wird.
Der Oberbegriff und der Hauptanspruch des in Ausschnitten zitierten Patents beinhalten eine Einschränkung auf regenerative Arbeits- oder Wärmemaschinen, bei welchen das dem Arbeitsfluid zur Verfügung stehende Arbeitsvolumen durch eine zu durchströmende, starr verbundene Struktur von Regenerator, Kühler und Erhitzer wie bei den bekannten Stirlingmotoren in nur zwei periodisch veränderbare Teilvolumina aufgeteilt wird.
Stirlingmotoren mit entsprechenden Volumina, Temperaturdifferenzen und Drehzahlen wie die im zitierten Patent beschriebene Maschine, werden erfolgreich durch ein isothermes Modell beschrieben. vgl.: "Studie über den Stand der Stirling-Maschinen Technik"; 1995 im Auftrag des BMBF; Förderkennzeichen: 0326974; Seite 55 ff, Kapitel 3.2 ff. Der Kontakt des Arbeitsgases mit den Zylinderwänden oder den an die Teilvolumina angrenzenden Wärmetauschern weist keinen Unterschied auf, der die Anwendung dieses Modells betrifft.
Wird dieses Modell auf die im zitierten Patent beschriebene Maschine angewendet, so muß festgestellt werden, daß das Arbeitsgas im erhitzten Teilvolumen des Arbeitsvolumens bei der Temperatur Ti überwiegend dann isotherm expandiert wird, wenn das bei der Temperatur Tk gekühlte Teilvolumen kleiner ist und es überwiegend dann isotherm komprimiert wird, wenn das Größenverhältnis der Teilvolumina umgekehrt ist.
Das Arbeitsgas durchläuft dabei einen Kreisprozeß zwischen zwei Wärmereservoirs, denen Wärmeenergie bei jeweils konstanten Temperaturen entnommen bzw. zugeführt wird.
Außer dem Kreisprozeß des Arbeitsgases gibt es bei dieser Maschine keinen Kreisprozeß, dem eine relevante Fläche im Temperatur - Entropiediagramm oder im Druck- Volumendiagramm zugeordnet werden kann. Ohne eine Verletzung des zweiten Hauptsatzes der Thermodynamik kann Wärmeenergie, welche der Maschine bei einer Temperatur unterhalb von Ti zugeführt wird, nur durch Irreversibilitäten zum Kühler transportiert werden.
Analog kann Wärmeenergie, welche der Maschine oberhalb von Tk entnommen wird, nur durch Irreversibilitäten transportiert worden sein und muß vom Erhitzer stammen, da in der Maschine kein relevanter Kreisprozeß abläuft, der Wärmeenergie vom Temperaturniveau des kältesten Teilvolumens des mit Gas gefüllten Arbeitsvolumens auf das höhere Temperaturniveau pumpt.
Aufgrund dieses Modells ist es kaum vorstellbar, daß die im zitierten Patent beschriebene Maschine der gestellten Aufgabe gerecht wird.
Vorteile
Bei den nicht zitierten Vorrichtungen und/oder Verfahren wird die während einer Periode des gesamten Kreisprozesses zum Ausgleich der Energiebilanz zugefuhrte (verbrauchte) oder abgegebene (gewonnene) mechanische Arbeit zum größten Teil direkt bei der Überführung zumindest einer bestimmten Menge wenigstens einer strömungsfähigen Substanz von einem Speicherraum in einen anderen Speicherraum mit anderem Druck umgesetzt.
Dadurch können andere Systeme oder Verfahren einfach integriert werden: Direkte Nutzung der Druckänderung z.B. durch Ersetzung eines mechanisch angetriebenen Kompressors oder Entkopplung der Bewegungen im Arbeitsvolumen von der antreibenden Welle einer Turbine oder eines Kompressors o.a. , die/der durch den Druckunterschied der (im geschlossenen Kreislauf) strömenden Substanz angetrieben wird oder diesen erzeugt. Dadurch kann z.B. ein Generator mit der üblichen Winkelgeschwindigkeit angetrieben werden und eine Strömungsgeschwindigkeit des Arbeitsfluids in der Größenordnung 1 m/s gegen die Wärmeübergangsflächen und eine entsprechend kleine Temperaturdifferenz bei der Wärmeübertragung erreicht werden, was sich positiv auf den Wirkungsgrad auswirkt und die am Steuersystem auftretenden Beschleunigungen sowie die Strömungsverluste reduziert. Dies ermöglicht einen großvolumigen Aufbau bei dem der Druck im Arbeitsvolumen im Bereich des atmosphärischen Drucks liegt und als Arbeitsfluid Luft verwendet wird, wodurch viele Probleme bzgl. Dichtheit entschärft werden und interessante Anwendungen möglich werden, (vgl. Anwendungsbeispiele)
Das zitierte Patent ist, verglichen mit der vorne gewählten abstrakteren Formulierung der Aufsabe. begrenzt auf eine Abkühlune oder Erwärmung eines Heiz- oder Kühlmediums durch den thermischen Kontakt mit Wärmetauschern einer regenerativen Arbeits- oder Wärmekraftmaschine. Dadurch ist eine Reduktion des konstruktiven oder technologischen Aufwandes für Wärmetauscher oder Regenerator ausgeschlossen, die erfindungsgemäß erreicht wird, wenn die Wärmezufuhr in das Arbeitsvolumen dadurch erfolgt, daß das Heizmedium z.B. als heißes Gas in das Arbeitsvolumen durch Ventile aufgenommen und bei tieferer Temperatur wieder durch Ventil(e) abgegeben wird, wodurch darüberhinaus das tote Volumen des Arbeitsvolumens reduziert werden kann, was erfahrungsgemäß ebenso günstig für das Erreichen eines guten Wirkungsgrades ist, wie eine funktionelle
Ersetzung der relativ kleinen Wärmeübergangsfläche des Wärmetauschers durch die sehr viel größere des Regenerators.
Frischluft kann bei atmosphärischem Druck durch eines der Ventile in das Arbeitsvolumen einströmen, wodurch bei einigen Anwendungen entscheidende Synergieeffekte erzielt werden können.
So kann z.B. in ein Arbeitsvolumen heiße Luft aufgenommen und als kühlere Luft in einen Raum mit höherem Druck ausgeblasen werden wobei ein Teil der bei der Abkühlung der Luft freigewordenen Wärmeenergie durch den Kühler aufgenommen wurde. Wenn die heiße Frischluft bei atmosphärischem Druck durch Abgase einer
Verbrennungskraftmaschine erwärmt wurde und die kühlere Luft mit höherem Druck dazu verwendet wird, um die Verbrennungskraftmaschine aufzuladen, so sind dabei große Synergieeffekte genutzt, (vgl. Anwendungsbeispiele) Bei Nutzung der Sonnenenergie können kostengünstige Parabolrinnenspiegel verwendet werden, da durch die solare Einstrahlung das Arbeitsmittel Luft erhitzt werden kann und so keine Umwelt- und Entsorgungsprobeme durch austretendes Thermoöl auftreten und auch kein weit verzweigtes Absorber- Rohrleitungssystem zur Hochdruck - Dampferzeugung aufgebaut werden muß, wodurch der thermische Energietransport wesentlich unproblematischer wird. Darüber hinaus können die Erwärmung des Arbeitsmittels über ein großes
Temperaturintervall (z.B. 200°C bis 500°C) dazu genützt werden, mit relativ geringem Aufwand eine höhere Endtemperatur des Arbeitsmittels beim Erhitzen im Absorber des Kollektors zu erreichen. Dazu können die Prinzipien optische Konzentration, transluzente Isolation und
Durchstromung der transluzenten Isolation sehr effektiv kombiniert werden
Die Einbindung eines unproblematischen Speichers aus kostengünstigen Materialien ermöglicht bei entsprechender Dimensionierung sogar die saisonale Speicherung der
Sonnenstrahlung über mehrere Monate
Dadurch wird eine kostengünstige Insellosung möglich wie z B die Versorgung eines abgelegenen Dorfes oder einer Krankenstation
Prinzip des verwendeten Kreisprozesses
Die Ausbildung des Temperaturfeldes im Arbeitsvolumen z B bei der Verwendung nur eines Wärmetauschers und der Ablauf eines gesamten Kreisprozesses kann zusammen mit der Aufgabe zugrundeliegenden Problematik durch die folgenden, spezielle Anwendungen betreffenden Ausführungen leichter verstanden werden
Anwendung des Erfindungsprinzips
Die in Fig 1 dargestellte Vorrichtung kann unter anderem als thermischer Gasverdichter (mit der integrierten Wirkung als Kraftmaschine) arbeiten und bildet aufgrund des einfachen Aufbaus und der relativ einfach möglichen theoretischen Beschreibung des Kreisprozesses eine gute Ausgangsbasis zum Verständnis der komplexeren ebenfalls auf dem Erfindungsprinzip basierenden Maschinen, Vorrichtungen oder Verfahren Aufbau
Durch einen Arbeitszylinder als Druckgehause 1, einen gleitend gedichteten Kolben 2. Einlaß- und Auslaßventile 3 bzw 4, wird ein mit Gas als Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingeschlossen
In diesem Arbeitsvolumen wird gegen die Zylinderwand 5 gleitend gedichtet ein Rahmen 6 bewegt, auf dem ein Wärmetauscher 7 und ein in der Struktur oder Große unveränderbarer Regenerator 8 so angebracht sind daß sie vom Gas durchströmt werden müssen
Durch federnde Abstandshalter 9 wird zwischen diesem Regenerator 8 und einer von einem Faltenbalg 10 mit umschlossenen, als Regenerator wirkenden reversibel zusammen- und auseinandergehenden Struktur 11, welche aus einem feinen ( 40 - 80 ppi) Schaumstoff besteht oder diesem bzgl Homogenitat oder Zwischenräume nahe kommt, (z B mehrere nebeneinander senkrecht zur Stromungsrichtung angeordnete Lagen aus geprägtem oder gebogenem Metallgewebe) über die gesamte Zylinderflache ein Stromuneskanal 12 sebildet, durch den das Gas vorbei an der Struktur 11 durch das geöffnete Ausgangsventil 4 des Arbeitsvolumens und ein Teil 13 des Rohrleitungssystems zum Ventilator 14 gelangen kann Vom Ventilator kann dieses Gas durch einen Teil 15 des Rohrleitungssystems und einen zu durchströmenden Regenerator 16 in einen Reserveraum 17 einströmen, der von einem Faltenbalg umschlossen wird
Vom Ventilator 14 oder aus diesem Reserveraum 17 kann das Gas nach der Erhitzung in einem (Gegenstrom-) Wärmetauscher 18 durch ein Teil des Rohrleitungssystems 19 durch die Einlaßventile 3 in das Arbeitsvolumen gelangen Zur Pufferung der Druckschwankungen wird, vor den Ventilator (Turbine) 14 ein Drucktank 20 an das Rohrleitungssystem bei 13 angeschlossen. Der Kolben 2 und der Rahmen 6 werden durch Hydraulikkolben 21 , 22, 23 so periodisch bewegt, wie es in Fig.4, Fig.5, Fig.6 oder der anschließenden Beschreibung des Kreisprozesses charakterisiert ist.
Durch die Hydraulikzylinder 21 und 22 wird der Kolben 2 bzgl. der Hubrichtung in der Orientierung stabilisiert.
Das Antriebsrohr 24 des Rahmens 6 wird durch den Kolben 2 in Hubrichtung durch Dichtungen aus dem Arbeitsvolumen geführt. Tn diesem Antriebsrohr verlaufen zwei Rohre für das Kühlwasser und sind so gegen die Innenwand des Antriebsrohres abgedichtet, daß zwischen Arbeitsvolumen und Umgebung kein den Kreisprozeß störend beeinflussender Gasaustausch stattfinden kann.
Bewegliche Schläuche 25, 26 verbinden diese Rohre mit festen Anschlüssen 27, 28 eines gekühlten Wasserreservoires. so daß das Kühlwasser in geschlossenem Kreislauf zirkulieren kann.
Die Flüssigkeit im Wärmetauscher 7 sollte gegenüber dem Arbeitsvolumen immer einen niedrigeren Druck aufweisen, so daß keine Flüssigkeit in das Arbeitsvolumen gedrückt wird, was zu gefährlichen plötzlichen Dampfentwicklungen führen könnte, sondern die Flüssigkeit im Wärmetauscher durch einströmendes Arbeitsfluid verdrängt wird.
Wenn das heiße abzukühlende Gas direkt bei 1 in das Rohrleitungssystem der Vorrichtung zum Transfer von Entropie (vgl. Figl) eingebracht und bei 15 wieder entnommen wird, so können die Verluste und der konstruktive Aufwand des Wärmetauscher 18 entfallen. Die Hydraulikkolben 21 , 22 und 23 tauschen über ein gesteuertes Ventilsystem 29 des Steuersystems über eine Hydraulikpumpe 30 mit einem Schwungrad 31 und einer als Elektromotor und/oder Generator wirkenden Komponente 32 mechanische Leistung aus. Vom Teil des Rohrleitungssystem 19 zum Strömungskanal 12 kann durch ein Ventil 33 wahlweise angetrieben durch einen Ventilator 34 oder nicht durch ein weiteres Ventil 35 Arbeitsfluid ausgetauscht werden
Das Ventil 33 bleibt vorerst geschlossen
Im Folgenden wird von der vertretbaren, vereinfachenden Annahme ausgegangen, daß das Arbeitsfluid als ideales Gas im kühlsten Teilvolumen immer die Temperatur Tk hat, d.h. es laufen dort nur isotherme Prozesse ab.
Ermittlung der maximal möglichen Abgabe von Arbeit durch ein erfindungsgemäßes Verfahren und eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei der durch Kopplung mit einem Kreisprozeß eine Gasmenge der Masse mA über ein
Temperaturintervall von T. nach T2 abgekühlt wird.
Bei der Abkühlung des Gases von T + dT auf T wird die Wärmeenergie dQ = mA * Cp * dT [al] abgegeben. Wird von einem bei Tk gekühlten Kreisprozeß diese Wärmeenergie isotherm bei der Temperatur T aufgenommen, so kann damit maximal die Arbeit dW = η * dQ [a2] ; η = 1 - Tk/T : Carnot - Wirkungsgrad [a3] verrichtet werden.
Bei einer Abkühlung des Gases von Ti auf T2 kann dementsprechend die Arbeit
W = *»Α *Cf dT =
verrichtet werden.
W kann [nach Stephan, Karl: Thermodynamik : Grundlagen und technische Anwendungen; Band 1 Einstoffsysteme; 14. Aufl.; 1992 Springer- Verlag S. 177 ff] als die Exergie der Wärmeenergie bezeichnet werden, welche dem Gas beim Abkühlen von T] auf T entnommen wurde, wenn die Kühlertemperatur Tk gleichgesetzt wird mit der Umgebungstemperatur Tu. f 7A S. 185: Exergie: - Lex = \ \ \ — ) dQ
, . TJ Die schraffierte Fläche unter der Kurve von ηC[τk] (T) in Fig.2 ist proportional zu dieser Arbeit W. Dabei wird dem Kreisprozeß die Wärmeenergie Q = mA * cp * (Tι-T2) zugeführt
Für den Gesamtwirkungsgrad dieses Kreisprozesses ergibt sich daraus:
r ltges = — w Q = l - T _ k, *
Wird dem Gas die Wärmeenergie durch den thermischen Kontakt mit vier idealen Wärmetauschern bei den Temperaturen Ti « , Tι,5, TI>75, T2 (vgl. Fig.3) isotherm entnommen, so wird die oben aufgezeigte Exergie um W_ auf die maximal nutzbare Energie W reduziert. Dies ist in Fig.3 dargestellt. Die formale Beschreibung und die Interpretation ergibt sich aus dem Vergleich mit denen zu Fig.2
Kreisprozeß, den das Gas in der Vorrichtung zu Fig.l durchläuft
Der Bewegungsablauf ist bestimmt durch das Steuersystem und grob und für die folgende Analyse ausreichend in Fig.4, Fig.5, Fig.6 I dargestellt.
Mit der später detaillierter bestätigten Annahme, daß das Regeneratorsystem 11 im Gleichgewichts- Betriebszustand ein Temperaturprofil aufweist, dessen mittlere Temperatur T bedeutend über der Kühlertemperatur Tk liegt, ergibt sich daraus direkt der zeitliche Verlauf der mittleren Temperatur im Arbeitsvolumen Tm(t) und ist in Fig.4, Fig.5, Fig.6 II qualitativ dargestellt. Aufgrund des Reserveraums 17 entspricht der Druck P0 in dem Teil des Rohrleitungssystems 19 vor den Einlaßventilen atmosphärischem Druck. Der Ventilator 14 soll so arbeiten, daß im Raum 13 des Rohrleitungssystems angrenzend an das Auslaßventil 4 der Druck Pi nur gering relativ zur Druckdifferenz
Pi - P2 verändert wird.
Die Ventile 3 und 4 werden durch den (Strömungs-) Druck des Gases geöffnet oder geschlossen. Bei der entsprechenden Verringerung des Arbeitsvolumens von Va zu Vb durch die
Bewegung des Kolbens 2 in der Zeitperiode a-b-c wird der Druck erhöht, da die Ein-3 und Auslaßventile 4 aufgrund des relativ zu P0 größeren aber relativ zu Pi geringeren
Drucks P(t) im Arbeitsvolumen geschlossen sind.
Bei der angenommenen isothermen Kompression in der Zeitperiode a-b-c wird vom kühlen Gas im Arbeitsvolumen bei der Temperatur Tk die Wärmeenergie Oahc - J Pn (V)dlr an den Kühler abgegeben.
An dem Kolben muß durch das Steuersystem in dieser Zeitperiode die Arbeit Wab. = -
Qabc geleistet werden.
Dieser Arbeit Wab_ entspricht eine in Fig.7 schraffiert eingezeichnete Fläche.
Tn der Zeitperiode c-d-e wird bei konstantem Arbeitsvolumen durch eine Verschiebung des Rahmens 6 mit Kühler 7 und Regenerator 8 das kühlste Teilvolumen kleiner, was zu einem Anstieg der mittleren Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen führt. Sobald der Druck P(t) im Arbeitsvolumen am Anfang dieser Zeitperiode etwas über den Druck P auf der anderen Seite des Auslaßventils 4 steigt, wird dieses Ventil geöffnet und die mit dem Anstieg der mittleren Temperatur verbundene Ausdehnung des Gases bewirkt, daß eine Gasmenge der Masse mA aus dem Arbeitsvolumen durch das Auslaßventil ausströmt, im Ventilator 14 adiabatisch expandiert wird und dabei die Arbeit Wnutz verrichtet, welche in Fig.7 einer Fläche entspricht.
Es gilt:
» _, =(^ - ^)*^ + J(^)- ^K; Pad{v)^y *Po *v-κ- κ = cP icv
''_
= /> *v2 - p0 *v2 -v * P0
= Pi * Vi - Vi * P0 + cr * mA * (TB - T2 )
Bemerkung: Bei gegebenem Druckverhältnis Pj/Po ergibt sich T2 unabhängig von mA mit
Wnutz = Cp * mA * ( Ti - T2) * ηges Jedes Volumen V kann durch eine entsprechende evtl. sehr kleine Aufteilung so in Teilvolumina V mit V = ^ Vt aufgeteilt werden, daß für V; ohne eine effektive
Verfälschung der thermodynamischen Beschreibung angesetzt werden kann:
P *V = N * k * T ; N = * — * — * V T,
I h B i λι kB: Boltzmannkonstante; T; : Temperatur in V; ; Ν; Anzahl von Gas-Molekülen in
V,
Mathematische Begründung:
Aufgrund der Wärmeleitung kann von einem stetig differenzierbaren Temperaturfeld ausgegangen werden, vgl. Riemann - Integrale Es gilt dann allgemein:
N = — * i[-m^- d3r
Anzahl der pro Periode mit dem Arbeitsvolumen ausgetauschten Gas-Moleküle:
Bemerkung: die Buchstaben im Index z.B. c in Νc kennzeichnen einen in Fig.4, Fig.5, Fig.6 definierten Zeitpunkt des Kreisprozesses Bestimmung der Masse der ausgetauschten Gasmenge
mc : Masse des Gases im Arbeitsvolumen zum Zeitpunkt c
für die Zeitperiode c-d-e gilt:
Tn der Zeitperiode e-f-g wird das Arbeitsvolumen durch die Kolbenbewegung vergrößert
Dabei soll das Gas relativ zu den Wärmeübergangsflächen, welche f r den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksam sind, nicht strömen. Da in dieser Zeitperiode das Gas im gesamten Arbeitsvolumen in direktem Kontakt mit Wärmeübergangsflächen zu großen Wärmekapazitäten steht, welche für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksam sind und aufgrund deren speziellen Bewegung das Gas relativ dazu nicht bewegt wird, kann diese Zeitperiode des Kreisprozesses durch eine isotherme Expansion beschrieben werden, wobei für die ausgetauschte Wärmeenergie oder Arbeit die selben Formeln gelten, wie für die Zeitperiode a-b-c
So ist es möglich, diese Energie in einem schwingenden System zu speichern und zur Kompression wieder abzugeben (z.B. durch eine schwingende Wassersäule in einem U-förmigen Rohr evtl. mit einem als Luftfeder wirkenden Hohlraum als Begrenzung. Für die in der Zeitperiode g-h-a aufgenommene Gasmenge gilt: (vgl. c-d-e)
ffl ha — ttlAcde ma : Masse des Gases im Arbeitsvolumen zum Zeitpunkt a
Der Temperaturverlauf, das Temperaturfeld T(r) in der Vorrichtung zu Fig.1 In der Zeitperiode e-f-g füllt die weitgehend homogene Regeneratorstruktur 1 1 mit relativ zum Gas im Arbeitsvolumen sehr großer, im Folgenden als unendlich angenommener Wärmekapazität weitgehend das ganze Arbeitsvolumen aus und das
Arbeitsvolumen wird durch die Verschiebung des Kolbens expandiert.
Aufgrund der speziellen Bewegung finden im Arbeitsvolumen nur isotherme Prozesse statt.
Ansatz:
Das Arbeitsvolumen sei durch E - 1 senkrecht zum Hub angeordnete Ebenen in E gleich große Teilvolumina aufgeteilt Aufgrund der Symmetrie ist auf diesen Ebenen die Temperatur im Idealfall konstant. Der Regenerator- truktur 1 1 in jedem dieser Teilvolumina wird durch die isotherme Expansion des Gases die Wärmeenergie Q, = 1/E * Qefg entnommen, i e[l;E] Während der Zeitperiode g-h-a wird der Regenerator- Struktur 11 durch die Abkühlung der durch die Einlaßventile 3 einströmenden heißen Gasmenge der Masse mA bei jeder Periode effektiv Energie zugeführt, da dadurch insgesamt eine größere Gasmenge vom heißen in den kälteren Teil der Regeneratorstruktur 11 strömt, als bei der umgekehrten Strömungsrichtung. Das j-te dieser Teilvolumina werde (vgl. oben ) durch die isothermen Ebenen der
Temperatur Tj und Tj+ι begrenzt. Die Gasströmung während einer Periode führt diesem Teilvolumen die Wärmeenergie Qj = mA * Cp * (Tj - Tj-. i) zu.
Für die Ausbildung eines Betriebszustandes im Gleichgewicht muß gelten:
Qj = mA * Cp * ( Tj - Tj+ 1) = Q; = 1/E * Qefg
Aus (Tj - Tj+i) = (mA * Cp *E V1 * Qefg folgt für T(r) ein linearer Temperaturverlauf in
Hubrichtung.
Erreichen einer größeren Temperaturdifferenz T, - T2 beim Einsatz der in Fig.l charakterisierten Vorrichtung als thermischer Gasverdichter
Sollen in einer Anlage größere Temperaturunterschiede des vom Arbeitsvolumen aufgenommenen und abgegebenen Gases erreicht werden, so muß in der Zeitperiode g-h-a eine Gasmenge der Masse mH durch ein weiteres Einlaßventil 35 in den
Strömungskanal 12 aus dem Teil des Rohrleitungssystems 15 einströmen.
D.h. das Ventil 33 ist offen, der Ventilator 34 kann stehenbleiben.
Bei unverändertem Ti, T2, Po kann Pi so gewählt werden, daß die insgesamt eingesaugte Gasmenge konstant bleibt, d.h. durch diese Maßnahme verringert sich die
Masse mA des Gases, das heiß eingesaugt und bei niedrigerer Temperatur und höherem Druck ausgepreßt wird, um ΠIH.
Dadurch wird mit dem Regeneratorsystem 11 während einer Periode weniger
Wärmeenergie ausgetauscht. Dabei muß das Druckverhältnis Pi/ P0 kleiner sein.
Bei unverändertem Tl5 P P0 wird dem Regeneratorsystem 1 1 nur dann während einer Periode dieselbe Wärmeenergiemenge zugeführt, wenn die ausgetauschte Gasmenge stärker abgekühlt wird. So kann bei gleichem Druckverhältnis Pi/Po eine größere Temperaturdifferenz T] - T2 erreicht werden.
Bei konstantem Druckverhältnis Pi/Po kann die Temperatur T2 durch eine einfache Thermostat - Steuerung für das Einlaßventil 35 relativ einfach stabilisiert werden. Das Einlaßventil 35 wird dabei nur dann geöffnet, wenn das Gas bei 15 die festgelegte Temperatur (gerade) überschreitet.
Evtl. genügt es auch, den Strömungswiderstand im Bereich des Einlaßventils 35 bei zunehmender Temperatur des Gases bei 15 kleiner werden zu lassen, z. B. durch eine durch ein Bi-Metall gesteuerte Klappe welche den Querschnitt für die Strömung ändert.
Erreichen einer größeren Temperaturdifferenz T, - T2 beim Einsatz der in Fig.l charakterisierten Vorrichtung als thermischer Gasverdichter Sollen in der Anlage bei der Abkühlung des ausgetauschten Gases um eine bestimmte Temperaturdifferenz ein größeres Druckverhältnis Pi/Po erreicht werden, so muß in der Zeitperiode g-h-a die Gasmenge der Masse mB durch ein weiteres (angesteuertes) Auslaßventil 35 aus dem Strömungskanal 12 mit einem Ventilator 34 gesaugt werden, der im Idealfall durch verstellbare Elemente nur in dieser Zeitperiode die dazu notwendige relativ zu Pi - P0 kleine Druckdifferenz aufbringt. Diese Gasmenge wird dem Raum 15 des Rohrleitungssystems zugeführt.
D.h. offenes Ventil 33.
Wenn vier solche Arbeitsvolumina um 90° phasenverschoben arbeiten, so kann ein handelsüblicher Ventilator gleichmäßig durchlaufen, d.h. nur die Auslaßventile 35 müssen mit etwas Kraft- und Energieaufwand gesteuert werden. Bei unverändertem Ti, T2,P0 wird dadurch die ausgetauschte und abgekühlte Gasmenge mA um mB vergrößert und dem Regeneratorsystem 11 wird während einer Periode eine größere Menge an Wärmeenergie zugeführt. Diese größere Wärmeenergie wird dem Regeneratorsystem 1 1 in der Zeitperiode e-f-g während der effektiv isothermen Expansion des Gases von Pi auf P0 wieder teilweise entzogen, wobei ein größeres Druckverhältnis Pi/Pn erreicht werden kann und so insgesamt DΓO Periode mehr Energie umgesetzt wird, wobei die am Regenerator 8 oder am Regeneratorsystem 1 1 insgesamt ausgetauschte Wärmeenergie wie auch die damit zusammenhängenden thermischen Verluste in einem weit geringerem Verhältnis erhöht werden.
Insgesamt wird dadurch ein besserer Wirkungsgrad erreicht. Wenn der Massenstrom durch den verstellbaren Ventilator in 3 Stufen (aus, mittel, groß) eingestellt werden kann und die Stufe groß immer beim Unterschreiten einer bestimmten Temperatur durch einen Thermostaten eingeschaltet wird, so kann die Temperatur T dadurch mit relativ geringem Aufwand ausreichend bei einem Wert stabilisiert werden.
Einsatz der in Fig.l charakterisierten Vorrichtung als Kältemaschine
Die in Fig.1 dargestellte Vorrichtung kann auch als Kältemaschine betrieben werden, welche eine Gasmenge über ein großes Temperaturintervall abkühlt,
Dazu muß der dann angetriebene Ventilator ( Turbine) 14 das Gas aus dem Teil des Rohrleitungssystems 19 mit dem Druck P0 in den Teil 13 mit Pi drücken. Die Strömungsrichtung des Gases wird (im Arbeitsvolumen überall) umgekehrt, der Aufbau der Vorrichtung und der Bewegungsablauf bleiben wie in Fig.l bzw. Fig.4, Fig.5, Fig.6 dargestellt erhalten.
Das Auslaßventil 4 wird zu einem Einlaßventil indem es bei unveränderter Anschlagsrichtung in der Zeitperiode c-d-e z.B. durch eine angreifende mit dem Steuersystem verbundene Feder gegen den Strömungsdruck offengehalten wird. Das dann mit dem Druck Pi einströmende Gas gibt bei der Abkühlung Wärmeenergie an das Regeneratorsystem 1 1 ab.
Dem Regeneratorsystem wird während der Zeitperiode e-f-g bei der effektiv isothermen Expansion des Gases (wie vorne beim Gasverdichter; Kraftmaschinen) von Pi auf P0 Wärmeenergie entzogen. Wie vorne bei der Beschreibung der Kraftmaschine gezeigt, wird auch bei der Kältemaschine durch das Zusammenwirken der Teilprozesse in den Zeitperioden c-d-e und e-f-g ein in Hubrichtung lineares Temperaturfeld T ( r) in der Regeneratorstruktur 1 1 ausgebildet, dessen mittlere Temperatur Tm bei der Kältemaschine unter der Kühlertemperatur Tk liegt, (zeitliche Entwicklung von Tm(t) in Fig.4, Fig.5, Fig.6: Ersetze max. Tm(t) durch min. T(t).
Dadurch wird die mittlere Temperatur im Arbeitsvolumen beim Zusammenschieben des Regeneratorsystems 11 in der Zeitperiode g-h-a vergrößert. Die Einlaßventile der Kraftmaschine 3 können bei der Kältemaschine als Auslaßventile wirken, wenn sie bei unveränderter Anschlagsrichtung in dieser Zeitperiode g-h-a z.B. durch eine angreifende, mit dem Steuersystem verbundene Feder gegen den
Strömungsdruck offengehalten werden und Gas aufgrund der Erhöhung der mittleren
Temperatur im konstanten Arbeitsvolumen bei konstantem Druck P0 in den Teil des Rohrleitungssystem 19 ausströmt.
Bevor dieses Gas erneut durch den Ventilator (Turbine) verdichtet wird, nimmt es im
Wärmetauscher 18 die von der Abkühlung des anderen Gasstromes stammende
Wärmeenergie auf.
Wenn das abzukühlende Gas direkt bei 15 in das Rohrleitungssystem der Kältemaschine (vgl. Figl ) eingebracht und bei 19 wieder entnommen wird, so können die Verluste und der konstruktive Aufwand des Wärmetauscher 18 entfallen.
Tn der Zeitperiode c-d-e wird bei konstantem Arbeitsvolumen die mittlere Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen durch die Ausdehnung des Regeneratorsystems 11 erniedrigt, was aufgrund des offengehaltenen Ventils 4 bei konstantem Druck P! zu einem Einströmen von wärmerem Gas, einer zusätzlichen Wärmeenergiezuführ an die
Regeneratorstruktur 1 1 und der Schließung des Kreisprozesses führt.
Erreichen einer größeren Temperaturdifferenz Tj - T2 beim Einsatz der in Fig.l charakterisierten Vorrichtung als Kältemaschine Die in Fig.1 dargestellte und bereits als Kraftmaschine beschriebene Vorrichtung kann, wie bereits weitgehend vorne dargestellt, auch als Kältemaschine betrieben werden. Wie bei der Kraftmaschine kann bei offenem Ventil 33 und stehendem Ventilator 34 ein größerer Temperaturunterschied der vom Arbeitsvolumen aufgenommenen und abgegebenen Gasmenge der Masse mA erreicht werden, wenn in der Zeitperiode g-h-a eine Gasmenge der Masse mH durch das in diesem Fall bei gleichem Anschlag als Auslaßventil wirkende Ventil 35 in den Raum 15 ausströmt, welches in dieser Zeitperiode g-h-a durch das Steuersystem gegen den Strömungsdruck offengehalten wird. Tn der selben Zeitperiode g-h-a wird auch Luft durch die Turbine 14 und das Ventil 4 in das Arbeitsvolumen gedrückt. Bei unveränderten T1; Pi, Po wird dem Regeneratorsystem 11 während einer Periode nur dann eine gleich große Wärmeenergie zugeführt, wenn das Gas stärker abgekühlt wird.
So kann bei gleichem Druckverhältnis PΪ/PO eine größere Temperaturdifferenz Ti - T erreicht werden. Bei konstantem Druckverhältnis Pi Po kann die Temperatur T2 durch eine einfache Thermostat- Steuerung für das Auslaßventil 35 relativ einfach stabilisiert werden. Das Auslaßventil 35 wird dabei nur dann geöffnet, wenn das Gas bei 19 die festgelegte Temperatur (gerade) überschreitet. Erreichen einer kleineren Temperaturdifferenz Tt - T2 beim Einsatz der in Fig.l charakterisierten Vorrichtung als Kältemaschine
Die in Figur 1 dargestellte Kraftmaschine kann, wie bereits vorne dargestellt auch als Kältemaschine betrieben werden. Soll wie bei der Kraftmaschine auch bei der Kältemaschine für eine bestimmte Abkühlung mit einer größeren Druckdifferenz P - Po gearbeitet werden, so kann dies erreicht werden, wenn in der Zeitperiode g-h-a die Gasmenge der Masse mB durch ein weiteres (angesteuertes) Einlaßventil 35 in den Strömungskanal 12 mit einem Ventilator 34 aus dem Raum 15 eingeblasen wird. Dem Regeneratorsystem 1 1 wird dadurch im Betriebszustand eine im Vergleich zum Betrieb ohne das Ventil 35 entsprechend größere Wärmeenergie zugeführt und bei der isothermen Expansion in der Zeitperiode e-f-g durch eine Expansion mit größerem Druckverhältnis Pi Po entsprechend mehr Wärmeenergie wieder entzogen. Die Vorteile dieser Maßnahmen oder die Regelung der Temperatur T2 sind weitgehend analog wie bei der entsprechend betriebenen Kraftmaschine zu Fig.1
Wirkung als Wärmepumpe
Wenn bei den vorne beschriebenen Kältemaschinen das Steuersystem durch Umkehr aller Bewegungsrichtungen so läuft, daß die bewegten Teile ihre Position gemäß Fig.4, Fig.5, Fig.6 in der umgekehrten Reihenfolge h-g-f-e-d-c-b-a h ändern und Ventilator- Arbeitsrichtungen relativ zu Fig.1 unverändert bleiben, so wirken diese Vorrichtungen als Wärmepumpen, welche das eingeblasene Gas über vergleichbare Temperaturintervalle bei vergleichbaren Druckverhältnissen erwärmen, anstatt abzukühlen.
Der Kreisprozeß beim Einsatz einer Vorrichtung nach Fig.l als Wärmepumpe
In der Zeitperiode g-f-e wird bei der isothermen Kompression (bei geschlossenen
Ventilen) des Gases von P0 auf Pi dem Regeneratorsystem 11 Wärmeenergie zugeführt Beim Zusammenschieben des Regeneratorsystems 11 in der Zeitperiode e-d-c wird durch das offengehaltene Ventil 4 von der Turbine Gas der Temperatur TH vom
Arbeitsvolumen bei dem Druck Pi aufgenommen, da die mittlere Temperatur abgesenkt wird.
In der Zeitperiode c-b-a wird das Gas bei geschlossenen Ventilen auf den Druck Po expandiert, und so dem Wärmetauscher Wärmeenergie bei der Temperatur T entnommen. In der Zeitperiode a-h-g wird die mittlere Temperatur im Arbeitsvolumen mit der Ausdehnung des Regeneratorsystems 1 1 erhöht und bei Po wird durch die
Ventile 3 Gas der Temperatur Ti abgegeben.
Wenn dazu simultan durch das Ventil 35 Gas mit ca. der Temperatur TH von Ventilator 34 aus dem Raum 15 in den Strömungskanal 12 geschoben wird, so wird die Differenz der Temperaturen TH - Ti bei gleichem Druckverhältnis Pi / Po verkleinert.
Diese Änderungsmaßnahme führt wie bei der Kraftmaschine bei thermischen Verlusten in etwa der selben Größe zu einer größeren Umsetzung von mechanischer Energie. Wenn in der Zeitperiode a-h-g durch das über die Gastemperatur bei 15 gesteuerte
Ventil 35 Gas aus dem Arbeitsvolumen in den Raum 15 des Rohrleitungssystem gelangt, so kann dadurch eine größere Temperaturdifferenz erreicht werden (vgl. Fig.l entsprechende Kälte oder Kraftmaschine)
Mit dieser Wärmepumpe kann Frischluft gefiltert und erwärmt werden. Die Regeneratoren im Arbeitsvolumen wirken als Filter.
Die der Frischluft zugeführten Wärmeenergie stammt zum Teil aus einem kälteren Wärmereservoir wie der Umgebungsluft oder dem Grundwasser. Die skizzierte Wärmepumpe kann so konstruiert sein, daß die Luft praktisch nicht in den Kontakt mit Schmierstoffen kommt und die Filter bei Verschmutzung einfach gewechselt werden können.
heißes Gas + kühles Gas ergibt warmes Gas mit höherem Druck
Um in ein Arbeitsvolumen zwei Gasmengen der Massen mi, m2 mit den Temperaturen
Ti, bzw. T2 aufzunehmen und bei einer zwischen T! und T2 liegenden Temperatur T3 bei höherem Druck wieder abgeben zu können, muß im Vergleich zu den in Fig.1 dargestellten Entropietransformatoren folgendes abgeändert werden: a.) am Kolben 2 sind Ventile der Art 3 angebracht, durch welche das kalte Gas aus einem relativ zur Änderung des Arbeitsvolumen großen mit dem Zylinder 1 gebildeten Pufferraum in das Arbeitsvolumen einströmen kann. Zwischen diesen Ventilen und dem angetriebenen flachen Rahmen 6 des Regenerators 8 ist ein zu 11 analoges Regeneratorsystem angeordnet. Der Wärmetauscher 7 kann entfallen. Der Bewegungsablauf, sowie die Änderung der mittleren Temperatur Tm(t) oder der Druck im Arbeitsvolumen P(t) entsprechen dennoch weitgehend den qualitativen
Darstellungen in Fig.4, Fig.5, Fig.6. In der Zeitperiode g-h-a wird durch die jeweiligen Ventile Gas mit der Temperatur Tx, bzw. T2 eingesaugt. Bei einer entsprechenden
Einstellung des Verhältnisses der Massen der eingesaugten Gasmengen rti] (Tt) und m2, ergibt sich in Hubrichtung ein linearer Temperaturverlauf. Dies müßte sich für den
Wirkungsgrad als ideal erweisen.
Durch Ventile müssen die in das Arbeitsvolumen einströmenden Gasmengen entsprechend reguliert werden.
Soll das kühlere Gas nur eine geringere Temperaturänderung erfahren, so wird wie vorne beschrieben während dessen Einströmvorgang durch ein weiteres Ventil (vgl.
35) mit einem Ventilator Gas aus dem Arbeitsvolumen gesaugt.
Zum Strömungskanl 12 kommt ein weiterer spiegelbildlich zum Regenertor 8 angeordneter Strömungskanal für das aus dem Arbeitsvolumen strömende Gas.
An jeden dieser Strömungskanäle grenzen jeweils die Ventile 4 und 35 bzw. entsprechende Venile an, durch die die Temperaturintervalle für die ausgetauschten
Gasmengen über weite Bereiche (vgl. zu Fig.1b, 1 c) variiert werden können.
Insgesamt ist dieser Entropietransformator evtl. einfacher aufzubauen, da kein Wärmetauscher (z.B. Autokühler) notwendig ist.
Außerdem kann keine plötzliche Dampfentwicklung durch entwichenes Kühlwasser auftreten.
Wie vorne bereits beim Gasverdichter gezeigt, kann auch diese Konstruktion so betrieben werden, daß lauwarmes Gas mit höherem Druck durch eine Turbine in das Arbeitsvolumen gepreßt und dadurch die Strömungsrichtung aber nicht der periodische Bewegungsablauf (vgl. Fig.4, Fig.5, Fig.6) geändert wird und aus dem Arbeitsvolumen heißes und kaltes Gas bei niedrigerem Druck ausströmen.
Kombination von Kältemaschine und Kraftmaschine
Steht heißes Gas und kühles Gas oder Kühlwasser der Temperatur Tk zur Verfügung, so kann Gas durch einen Entropietransformator mit 2 Arbeitsvolumina unter die Kühl wassertemperatur Tk abgekühlt werden.
Im Prinzip wird dazu bei einer der vorne beschriebenen Kältemaschinen der angetriebene Ventilator 14 durch eine der vorne beschriebenen Vorrichtungen mit der Wirkung eines Gasverdichters ersetzt, wobei das heiße Gas vom Arbeitsvolumen, welches dem Gasverdichter zugeordnet werden kann, aufgenommen und bei höherem Druck durch das Auslaßventil 4 dieses Arbeitsvolumens in einen Raum des Rohrleitungssystems abgegeben wird, an den ein pufferndes Druckgefäß angeschlossen sein kann und von wo aus das Gas evtl. nach einer vorherigen Abkühlung auf ca. Tk durch das als Einlaßventil wirkende Ventil 4 in das Arbeitsvolumen einströmt, welches der Kältemaschine zugeordnet werden kann.
Aus diesem Arbeitsvolumen strömt das unter T abgekühlte Gas durch die Ventile 3 und evtl. 35 aus.
Für die Abstimmung von Druck- und Temperaturdifferenzen können (wie vorne dargestellt), die periodische Durchströmung der Ventile 35 der beiden Arbeitsvolumina entsprechend eingestellt werden.
Laufen in einem Arbeitsvolumen die in Fig.4, Fig.5, Fig.6 I dargestellten Bewegungen simultan ab, so kann das puffernde Druckgefäß kleiner dimensioniert werden, oder entfallen.
Es ist auch interessant, diese Kombination als Wärmepumpe für Flüssigkeit zu verwenden.
Weitere interessante Kombinationen dienen der Erhöhung der Heizzahl auf einen Wert über 1.
So wird von einem ersten Arbeitsvolumen wie vorne beschrieben je eine heiße und kalte Gasmenge aufgenommen und als kühle Gasmenge bei höherem Druck wieder abgegeben und aufgenommen von einem zweiten Arbeitsvolumen, das es als warme Gasmenge beim Ausgangsdruck wieder abgibt. Dabei wurde im zweiten Arbeitsvolumen die Flüssigkeit eines Wärmetauschers oder eine zusätzliche Gasmenge abgekühlt.
Konstantes Arbeitsvolumen
Beschriebene Funktion: Teil eines Gasverdichters (Kraftmaschine) Das in Fig,8, Fig.9 oder Fig.10 dargestellte Arbeitsvolumen eines Entropietransformators, weist z.B. als Teil einer Kraftmaschine im Vergleich zu dem in Fig.l oder Fig.4, Fig.5, Fig.6 gezeigten zwei für die Thermodynamik entscheidende Unterschiede auf:
Erstens wird das Arbeitsvolumen in der Größe nicht verändert. Zweitens wirken anstatt des in Fig.1 dargestellten relativ homogenen Regeneratorsystems 1 1 in dem Arbeitsvolumen zu Fig.8, Fig.9 oder Fig.10 vier diskrete, starr aufgebaute Regeneratoren 36, 37, 38, 39, an welchen wie an den zwei weiteren Regeneratoren 40 und 41 je vier Rohre befestigt sind die jeweils Teil einer der vier konzentrischen Anordnungen von Rohren 42 des Steuersystems sind. Diese Komponenten 36 - 41 sowie der Rahmen mit dem als Kühler wirkenden Wärmetauscher 43 sind mit V2A- Abdichtbürsten auf Bronze-Zylinderwandbleche 44 wie auch die Rohre für die Wärmetauscherflüssigkeit 45, 46 so abgedichtet, daß sie im Betriebszustand vom Arbeitsmittel bei minimaler (unter 10%) Verlustströmung zwischen Dichtung und Zylinderwand durchströmt werden.
Der periodische Bewegungsablauf dieser Komponenten ist qualitativ in Fig.9 I oder Fig.10 T dargestellt mit den Bezeichnungen H: für Hub und t: für Zeit. Die Regeneratoren sind aus einem unteren V2A-Lochblech mit möglichst geringen Metallflächenanteil mit zur Verstärkung aufgeschweißten, parallel zum Lochblech offenen U-Profilen aus V2A in welche mit V2A-Gewebe (Drahtdurchmeser ca 0,1 mm) umhüllte Metallfasern (Schwerpunkt des Durchmessers bei 40 Mykrometern) eingeschoben sind, die durch ein weiteres Lochblech eingespannt und eingeschlossen sind.
Die beiden Lochbleche sind durch eine Drahtwicklung dort zusammengehalten, wo die Lochbleche so verförmt worden sind, daß die äußeren Flächen dieser Regenerators trotz der Drahtwicklung keine lokale Erhebung aufwiesen. Am Rand geht das Lochblech in ein Blech ohne Löcher über, wodurch die Dichtungen gehalten und zu den Metallfasern so abgedichtet werden, daß diese durchströmt werden.
Ansonsten wird ähnlich wie bei der Kraftmaschine wie zu Fig.1, Fig.4, Fig.5, Fig.6 durch ein Druckgehäuse 47, Einlaß- 48 und Auslaßventile 49 ein mit Gas als Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingeschlossen. Das Gas kann durch die Einlaßventile aus einem Raum des Rohrleitungssystem der 15 in Fig.1 entspricht in das Teilvolumen zwischen Zylinderdeckel und dem Regenerator 36 einströmen und aus einem Raum zwischen den Regeneratoren 39 und 40 durch ein
Rohr 50 ausströmen, in dem konzentrisch und in fester Verbindung ein Rohr 45 mit der Leitung 46 für die Wärmetauscherflüssigkeit verläuft und das periodisch in eines der das Arbeitsvolumen begrenzenden, nicht periodisch bewegten Rohre 51 mit Bürsten 52 gedichtet einfährt. Aus diesem Rohr 51 kann das Gas durch die Auslaßventile 49 in einen Raum des Gas-Rohrleitungssystems gelangen, der in Fig.1 13 entspricht. Bei der in Fig.9 I dargestellten periodischen Bewegung der Elemente 36-41 , 43 werden diese Elemente in der Mitte des Arbeitszylinders auf einem feststehenden Rohr in Hubrichtung geführt. An jedem der 6 Regeneratoren 36- 40, 41 sind vier an einem nur in Richtung des Flächenschwerpunktes des Regenerators bewegbare Schlitten 53 angebracht an denen von jedem der vier konzentrischen Rohranordnungen 42 ein Rohr mit Bajonettverschluß 54 so befestigt ist, daß die Schlitten 53 auch als Führung für das innenliegende Rohr dienen.
Je zwei aneinander anliegende Rohre der Rohranordnungen 42 weisen eine größere Längen- als Hubdifferenz auf (vgl. Fig.9 T) wobei das Rohr mit kleinerem Durchmesser länger ist. Die an einem Ende mit den Regeneratoren 36 - 40 durch den Schlitten 53 beweglich verbundenen Rohre sind am anderen Ende über je zwei einander relativ zur Rohrachse gegenüberliegende Halterungen für Lager 55 mit zwei Hebeln 56 verbunden, welche am anderen Ende beweglich verbunden sind mit je zwei pro Rohranordnung 42 bzgl. der Rohrachse gegenüberliegenden Hebel 57 auf denen der Angriffspunkt 58 für die bewegliche Verbindung in mehreren gleichmäßigen Abständen um so weiter von der Rohrachse entfernt ist, je größer der Rohrdurchmesser ist.
Das an einem Ende mit dem Regenerator 41 verbundene, in der Rohranordnung 42 ganz innen liegende Rohr ist am anderen Ende über zwei an den Hebeln der anderen Rohre seitlich vorbeigeführten Stangen 59 mit einem kurzen Stück Rohr 60 verbunden, welches auf dem an Regenerator 36 befestigten Rohr gleiten kann und an dem wie oben beschriebenen ebenfalls zwei Hebel der Art 56 beweglich verbunden sind, die am anderen Ende mit der größten Entfernung von der Rohrachse mit den Hebeln 57 verbunden sind.
Die gesamte bewegte Struktur von 55 - 60 wird auch im Betriebszustand von einem Gehäuse 61 so dicht umschlossen, daß möglichst wenig toter Raum bleibt, da innerhalb dieses Gehäuses, das mit dem Arbeitsvolumen verbunden ist, der Druck periodisch geändert wird, d.h. dieses Gehäuse ist Teil des Druckbehälters. Da die durchströmte Fläche der Wärmetauscher bei Verwendung von Autokühlern und dem Platzbedarf für den diese tragenden Rahmen entscheidend kleiner als die Fläche im Arbeitsvolumen senkrecht zum Hub ist, wurde der in Fig.9 T dargestellte Bewegungsablauf gewählt, wobei in der Zeitperiode a-b-c kein Regenerator an der Wärmetauscherstruktur 43 anliegt und vor allem die Autokühler vom Gas durchströmt werden.
Tn der Zeitperiode e-f-g liegen die Regeneratoren 40 und 41 dicht an der Wärmetauscherstruktur an, deren großvolumige Zwischenräume so mit Holz(oder GfK) durchströmbar ausgefüllt sind, daß die Regeneratoren möglichst gleichmäßig durchströmt werden. Dabei muß in der Wärmetauscherstruktur 43 das am Autokühler vorbei strömende Gas einen entscheidend größeren Strömungswiderstand überwinden, als das durch einen Autokühler strömende, damit die Durchströmung des Autokühlers mit Gas in der Zeitperiode a-b-c bei einem nur geringen Umgehungs-Gas- Strom erfolgt. Beim Regenerator 39 ist der verschiebbare Schlitten 53 mit Schrauben und Distanzrohre (1 18) welche durch den Schlitten des Regenerators 40 geführt sind, mit dem Rahmen der Wärmetauscher- Struktur 43 in festen Abständen verbunden. Mit diesem Rahmen verbunden sind auch die Rohre 45, innerhalb derer die Leitungen 46 für die Wärmetauscherflüssigkeit angeordnet sind. Diese Rohre werden durch Rohre 62, die auch Teil des Druckgehäuses bilden, und Dichtungen 63 aus dem Arbeitsvolumen geführt und mit einem Rahmen 64 verbunden. Zwei an diesem Rahmen biegesteif befestigte in Hubrichtung verlaufende, bzgl. der
Mittelachse des Arbeitsvolumens in Hubrichtung gegenüberliegend angeordnete Rohre 65 werden durch je zwei Gleitbuchsen 66 welche an einem Parallel verlaufenden, mit dem Druckgehäuse fest verbundenen Rohr 67 befestigt sind in der Hubrichtung parallel geführt. Zugfedern 68, die zwischen den oberen Enden des fest stehenden Rohres 67 und dem unteren Ende des am bewegten Rahmen 64 befestigten Rohre 65 gespannt sind, kompensieren zum Teil die Gewichtskraft der bewegten Struktur. Am Rahmen 64 sind zwei Pleuel 69 so beweglich befestigt, daß die Lager bzgl. der Mittelachse des Arbeitsvolumens in Hubrichtung gegenüberliegend angeordnet sind. Die anderen Enden dieser Pleuel 69 sind jeweils an Ketten 70 mit einer zu den Kettenbolzen parallelen Lagerachse befestigt. Das an der Kette 70 befestigte Lager wird durch zwei identische Scheiben 71 mit je zwei Bohrungen 72 gebildet, wobei die Scheiben 71 in die Bohrung 73 des Pleuels 69 von beiden Seiten eingreifen, das Pleuel 69 durch ihren Bund 74 umschließen und mit den Bolzen des Kettenschlosses 75 einer dreifach Kette an der zweifach Kette 70 befestigt und in ihr eingegliedert werden.
Je eine der Ketten 70 verläuft über zwei einseitig so gelagerte Kettenräder 76, daß die parallelen Lagerachsen, senkrecht zur und mit einer Verschiebungssymmetrie in Hubrichtung angeordnet sind und das Pleuel beim Kettenumlauf nicht anstößt. Am unteren dieser Kettenräder ist auf derselben Achse ein weiteres Kettenrad 77 mit verstellbarem Relativwinkel befestigt, welcher über eine weitere Kette 78 mit einem Kettenrad 79 gekoppelt ist, welches mit einem von zwei einachsig gelagerten zweifach Kettenrädern 80 auf einer Achse mit verstellbarer relativer Phase verbunden ist, über welche eine dreifach Rollenkette 81 so verläuft, daß sie über das Kettenrad in Richtung der Kettenbolzen auf der Seite übersteht, an der keine Achse zum Kettenrad führt.
Die Teilkreisradien der Kettenräder 77 und 79, sowie 80 und 76 sind jeweils gleich groß, die Ketten 81 und 70 sind gleich lang.
Aus der Rollenkette wird ein Kettenglied mit Rollen entfernt und dafür ein Hebel 82 zwischen zwei aus der Kette stammenden Bleche 83 mit je zwei Löchern zusammen mit einer einfach gebohrten Scheibe 84 durch zwei Kettenschlösser (Steckglieder mit Federverschlüssen) 85 und weiteren Kettengliedern 86 dort eingesetzt, wo aufgrund des Überstandes der Kette kein Kontakt zu den Kettenrädern stattfindet.
An einer anderen Stelle der Kette in der selben Spur ist ein weiterer Hebel 87 in derselben Weise an einem Ende drehbar befestigt und so gekröpft, daß das andere Ende auf einem Lager 88 zwischen den auf der selben Achse gelagerten Enden des anderen Hebels 82 und des Pleuels 89 drehbar befestigt ist Der Abstand der Lager- Achsen der Hebel 87,82 entspricht dem Teilkreisradius der zweifach Kettenräder 79 Kettenräder) oder 76.
Das Pleuel 89 ist am anderen Ende an einem weiteren Rahmen 90 drehbar gelagert befestigt. An dem Rahmen 90 sind vier in Hubrichtung verlaufende Rohre 91 befestigt, welche durch Dichtungen 92 in Rohre eintauchen, die zum Druckgehäuse gehören und an den anderen Enden mit den Schlitten 53 des obersten Regenerators 36 verbunden sind. Die Achsen der bzgl. der Mittelachse des Arbeitsvolumens in Hubrichtung äußeren unteren Kettenrädern 76 sind so lange, daß genügend Raum bleibt, um am anderen gelagerten Ende ein weiteres Kettenrad 94 zu befestigen, das mit einer darüber geführten Kette 95, 96 mit einem Kettenrad 97 verbunden ist, welches auf einer Achse befestigt ist, die Teil des elektrischen Getriebemotors bildet (der mit zusätzlichem Schwungrad auf der Motorachse ausgestattet ist.
Damit die oben bemerkte weitgehende Spiegelsymmetrie des Kettenantriebes auch für die Umdrehungsrichtung der Kettenräder gilt, wird eine Kette durch 2 Umlenk- Kettenrollen 98 so geführt, daß die Kettenräder 97 und 94 in die Glieder der Kette 95 von verschiedenen Seiten eingreifen.
Um die in Fig.9 T qualitativ dargestellten Bewegungen bei akzeptablen Beschleunigungen erreichen zu können, müssen die Abstände der Lager der Hebel 82,87 geeignet gewählt werden, sowie die Ketten entsprechend aufgespannt und durch Einstellen der Phase der Kettenrader 77 und 76 oder 79 und 80, welche auf einer Achse befestigt sind, passend justiert werden
Die gesamte Kettenlagerung weist weitgehend auch bzgl der Umlaufrichtung eine Spiegelsymmetrie bzgl der Ebene auf, in der die Mittelachse in Hubrichtung des Arbeitsvolumens und eine parallele zu den Lagerachsen der Kettenrader liegen Diese Bewegung ist dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zeitperiode a-b-c des Kreisprozesses die Regeneratoren 36 - 40 weitgehend aneinander anliegen und bei der Bewegung von einem Teil des Gases im Arbeitsvolumen vom Kuhler her durchströmt werden
Das Leitungsrohr 46 durchstoßt die Befestigung des Rohres 45 am unteren Hubrahmen 90, ist dort gegen das Rohr 45 gedichtet und durch eine Schraube verlaufend in einem dort anstehenden Distanzrohr so befestigt, daß es zur Montage in das Rohr 45 um ca 10 cm eingeschoben werden kann So kann der kurze Verbindungsschlauch vom Leitungsrohr zum Auto-Kuhler- Stutzen montiert werden Über jedes der Rohrstucke 45, in denen die Leitungsrohrstucke 46 für die Warmetauscherflussigkeit (Wasser mit Frostschutzmittel ) verlaufen, ist am Ende im Arbeitsvolumen eine Rohrhulse 99 anliegend darubergeschoben, auf der die Dichtungen 100 des Regenerators 40 gleiten und an der kleine Metallteile 101 mit Lochern in Hubrichtung festgeschweißt sind, durch die es mit dem Luft-Fuhrungsrohr 50 mit festgeschweißten Muttern (120) verschraubt ist
Am gemeinsamen Ende sind das Rohrstuck 45 und die Rohrhulse 99 in radialer Richtung mit einem Metallstuck (11 ) verschraubt, an welchem der Rahmen angeschraubt wird, der den Wärmetauscher tragt Dadurch können die Rohrstucke 45, 46 bei der Montage von außen in das Druckgefaß durch Dichtungen 63 eingeschoben werden
Das periodisch bewegte starre Rohrleitungssystem für die Warmetauscherflussigkeit eines Wärmetauschers weist in Durchflußrichtung vor und nach dem Wärmetauscher zwei in Hubrichtung verlaufende Rohre 102, 103 auf, welche jeweils in ein separates stehendes Gefäß 104, 105 mit Warmetauscherflussigkeit von oben eintauchen, wobei eine Pumpe 106 die Warmetauscherflussigkeit vom Wärmetauscher im Arbeitsvolumen in das Gefäß 105 pumpt, von wo aus sie nach Wärmeabgabe in einem weiteren ruhenden (z B durch Grundwasser) gekühlten Wärmetauscher in das andere Gefäß 104 fließen Der Flussigkeitsspiegel dieser Gefäße mit Öffnung sollte, anders als in Fig 8 dargestellt, unterhalb des Arbeitsvolumens liegen, so daß bei einem Leck oder Loch im Flussigkeitskreislauf keine größere Ansammlung von Flüssigkeit im Arbeitsvolumen stattfindet, was zu einer gefahrlichen plötzlichen Dampfentwicklung führen konnte, sondern durch den Unterdruck Gas in das Warmetauscherflussigkeitsleitungssystem eingesaugt und so das Rohrleitungssystem entleert wird
Um diese Entleerung vollständig erreichen zu können, ist in das Rohr 102 vom Gefäß 104 aus ein dunner Schlauch (Gartenschlauch) bis zur tiefsten Stelle des Wärmetauschers im Arbeitsvolumen eingeschoben Die Warmeausdehnung des Materials wird bei der angestrebten Größenordnung (100 Liter Arbeitsvolumen) der Maschine zum Problem Dem wird dadurch begegnet, daß das Druckgefaß 47 selbst weitgehend auf Umgebungstemperatur bleibt und gegen den heißen Tnnenraum (z B mit Glasschaum 107 ) raumfüllend isoliert ist Die Zylinderwand 44 in Hubrichtung wird dann aus zwei Schichten von versetzt angeordneten Blechstreifen der Breite 20 - 30 cm gebildet, wobei die ca 3 - 5 mm breiten Fugen in Hubrichtung verlaufen.
Die weitgehend senkrecht zur Hubrichtung angeordneten Flächen des Druckgehäuses sind ebenfalls z.B. mit Glasschaum 107 weitgehend gegen den Innenraum raumfüllend isoliert, welcher durch ein verstärktes ebenes Blech gehalten wird. An den Durchstößen z.B. der Elemente des Steuersystems muß dieses Blech in Richtung seines Flächenschwerpunktes großzügig ausgespart werden und am Rand einen entsprechenden Abstand zu Angrenzendem aufweisen. Die Ventile 48 und/oder 49 werden über einen Bowdenzug oder ein Gestänge durch einen Hebel geöffnet oder offengehalten, der mit einer Rolle auf Steuerplättchen gedrückt wird, die an den Kettenglieder der Ketten 70 oder 81 befestigt sind. Um diese Ventile auch bei größerer Druckdifferenz und Unterdruck im Arbeitsvolumen öffnen zu können, wird ein dazu paralleles Ventil mit deutlich kleinerer Querschnittsfläche zur Druckdifferenzabsenkung vorher durch dieselbe Ansteuerung geöffnet.
In dem Teilvolumen, welches vom Arbeitsvolumen nur durch den Regenerator 41 abgegrenzt wird, werden vom Gas zu durchströmende, senkrecht zur Hubrichtung angeordnete Gitterebenen 108 durch das Steuersystem wie in Fig.9 1 charakterisiert, so bewegt, daß sie zu diesem Regenerator 41 oder der benachbarten, bereits bewegten Gitterebene entweder einen bestimmten Abstand (z.B. 20 % des Gesamthubs) einhalten oder möglichst nah an der Begrenzungsfläche des Druckgefäßes verbleiben, Für den Antrieb der Gitterebenen 109 in dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens, welches nur durch den Regenerator 36 abgegrenzt wird gilt weitgehend das selbe. Bei diesem periodischem Bewegungsablauf werden diese Gitterebenen im Betriebszustand weitgehend nur von Gas mit konstanter Temperatur durchströmt und es wird die Ausbildung von Wirbelströmungen stark behindert, durch welche es zu einer Vermischung von Gasmengen mit den maximalen Temperaturunterschieden in diesen Teilvolumen kommen kann.
Antrieb: Vgl. Patentanspruch 99, 100.
Das in Fig.8 dargestellte Arbeitsvolumen wird wie das Arbeitsvolumen in Fig.1 an ein
Rohrleitungssystem angeschlossen und in das umgebende System integriert
Beim Regenerator 39 ist der verschiebbare Schlitten 53 mit Schrauben und
Distanzrohre 118 welche durch den Schlitten des Regenerators 40 geführt sind, mit dem Rahmen der Wärmetauscher-Struktur 43 in festen Abständen verbunden.
Am gemeinsamen Ende sind das Rohrstück 45 und die Rohrhülse 99 in radialer Richtung mit einem Metallstück 119 verschraubt, an welchem der Rahmen angeschraubt wird, der den Wärmetauscher trägt.
Über jedes der Rohrstücke 45, in denen die Leitungsrohrstücke 46 für die Wärmetauscherflüssigkeit (Wasser mit Frostschutzmittel ) verlaufen, ist am Ende im Arbeitsvolumen eine Rohrhulse 99 anliegend darübergeschoben, auf der die
Dichtungen 100 des Regenerators 40 gleiten und an der kleine Metallteile 101 mit Löchern in Hubrichtung festgeschweißt sind, durch die es mit dem Luft-Führungsrohr 50 mit festgeschweißten Muttern 120 verschraubt ist. Kreisprozeß des Gases im in Fig.8 dargestellten konstanten Arbeitsvolumen
Die grundsätzlichen Überlegungen, welche zur in Fig.1 oder 3 charakterisierten u.a. als
Gasverdichter eingesetzte Anlage angestellt wurden, gelten auch für diese in Fig.8 oder Fig.9 charakterisierte mit der Wirkung als Gasverdichter eingesetzte Anlage.
So kann auch hierzu davon ausgegangen werden, daß die Regeneratoren 36 - 40 im Gleichgewichts-Betriebszustand ein Temperaturprofil aufweisen, dessen mittlere
Temperatur Tmg bedeutend über der Temperatur T des Kühlers liegt.
Der qualitative zeitliche Verlauf der mittleren Temperatur im Arbeitsvolumen Tm(t) ergibt sich daraus direkt und ist in Fig.9 TT qualitativ dargestellt.
Die Ein- und Auslaßventile sollen wie in Fig.1 gezeigt mit den umgebenden Systemen verbunden sein, d.h. aufgrund des Reserveraums 17 entspricht der Druck P0 in dem
Teil des Rohrleitungssystems vor den Einlaßventilen 48 atmosphärischem Druck.
Die Turbine 14 in Fig 1 soll so arbeiten, daß durch das Zusammenwirken mit einem vorgeschalteten Ausgleichsdruckgefäß im Raum des Rohrleitungssystems angrenzend an das Auslaßventil 13 der Druck Pi nur gering relativ zur Druckdifferenz Pi - Po verändert w rd.
Die Ventile 49 und 48 werden durch den (Strömungs-) Druck des Gases geöffnet und/oder geschlossen.
Im Gleichgewichts- Betriebszustand hat das Gas im Arbeitsvolumen seine niedrigste mittlere Temperatur Tm(t) vgl. Fig.9 I zum Zeitpunkt a erreicht. Direkt danach wird das Einlaßventil geschlossen durch den Strömungsdruck von aus dem Arbeitsvolumen infolge der Anhebung der mittleren Gastemperatur Tm im
Arbeitsvolumen strömendem Gas.
Solange der Druck im Arbeitsvolumen kleiner als der Druck Pi auf der anderen Seite der (des) Auslaßventils 49 bleibt, ist auch dieses geschlossen. Mit der Erhöhung der mittleren Gastemperatur Tm(t) im Arbeitsvolumen steigt infolge dessen der Druck in der Zeitperiode a-b-c von P auf Pi :
Dabei wird vom verdichteten Gas Wärmeenergie an den Kühler abgegeben. Zum Zeitpunkt e hat das Gas im Arbeitsvolumen die höchste mittlere Temperatur Tm(t) erreicht.
Bei der anschließenden Absenkung von Tm(t) in der Zeitperiode e-f-g wird das Auslaßventil durch den gegenüber Pi abgesenkten Druck im Arbeitsvolumen wieder geschlossen. Der Druck im Arbeitsvolumen ist für eine Öffnung der Einlaßventile noch zu groß, so daß die Absenkung von Tm(t) zu einer Verringerung des Drucks P(t) im Arbeitsvolumen führt. Dabei wird von den Regeneratoren 37 - 40 Wärmeenergie abgenommen, (vgl. Qefg) da das durchströmende Gas zwischen zwei Regeneratoren wieder expandiert wird. Bei einer weiteren Erhöhung von Tm(t) in der Zeitperiode c-d-e wird das Auslaßventil durch den etwas höheren Druck im Arbeitsvolumen geöffnet und es strömt eine Gasmenge der Masse mA aus. Zum Zeitpunkt e ist die maximale mittlere Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen erreicht.
In der anschließenden Zeitperiode e-f-g ist die Masse des Gases im Arbeitsvolumen kleiner als in der Zeitperiode a-b-c. Die Druckdifferenz von Px - P0 wird bereits nach einer geringeren Absenkung von Tm(t) erreicht.
Bei der weiteren Absenkung von Tm(t) wird bei konstantem Druck Pn die Gasmenge der Masse mA vom Arbeitsvolumen durch das Einlaßventil aufgenommen, bis zum
Zeitpunkt j = a wieder der kleinste Wert für Tm(t) erreicht ist. Die eingeströmte Gasmenge wird durch die Abgabe von Wärmeenergie an die
Regeneratoren 36 - 40, sowie bei der Durchmischung mit kühlerem Gas abgekühlt. Allgemein gilt: Einem durch die in Anspruch 1 charakterisierten Komponenten vom Arbeitsvolumen abgeteilten Teilvolumen wird bei einer vollen Periode Wärmeenergie entzogen, wenn es während der Zeitperiode des Druckanstiegs im Schnitt (deutlich) kleiner ist, als während dem der Druckabsenkung
Werden bei dieser Maschine im Betriebszustand des Gleichgewichts plötzlich alle Ventile geschlossen, so läuft ein Prozeß ab, der dem einer Vuilleumier - Wärmepumpe sehr nahekommt. In diesem Fall wird Wärmeenergie aus den Teilvolumina des Arbeitsvolumens zwischen den Regeneratoren 36-40 entnommen und teilweise an den Kühler abgegeben
Durch diesen Teil-Kreisprozeß wird ein zweiter Teil-Kreisprozeß angetrieben, der aus dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens, das nur durch Regenerator 41 abgegrenzt wird in das Teilvolumen gepumpt, welches nur durch den Regenerator 36 vom Arbeitsvolumen abgegrenzt wird
Daß dieser Prozeß nicht ungewollt durch ein klemmendes Ventil in Gang gebracht wird und es zu Zerstörungen durch Überhitzung kommt, kann durch ein von der Temperatur des gefährdeten Teilvolumens gesteuertes Ventil verhindert werden, welches im Notfall einen konstanten Druck im Arbeitsvolumen bewirkt. Wenn das Auslaßventil durch eine entsprechend niedere Wahl des Druckes Pi bereits einen kleinen Bruchteil der Zeitperiode a-b-c nach dem Zeitpunkt a, an dem im Arbeitsvolumen die niedrigste mittlere Gastemperatur herrscht, geöffnet wird, so wird bei diesem Kreisorozeß vor allem dann der Druck im Arbeitsvolumen erhöht, wenn das nur durch Regenerator 41 abgegrenzte und das an den Kühler angrenzende Teilvolumen weitgehend die maximale und das nur durch Regenerator 36 abgegrenzte
Teilvolumen und die Teilvolumina zwischen zwei Regeneratoren weitgehend ihre minimale Größe aufweisen.
Während der Absenkung des Druckes im Arbeitsvolumen herrscht das andere extreme
Größenverhältnis Dadurch wird die Wärmeenergie bzgl. dieser Teilvolumina durch diesen gesamten
Kreisprozeß in der anderen Richtung umgesetzt, als bei geschlossenen Ventilen (vgl oben) Zwischen diesen beiden Extremen kann der Druck Pi so gewählt werden, daß dem nur durch den Regenerator 36 abgegrenzten Teilvolumen des Arbeitsvolumens durch den Kreisprozeß im Schnitt pro Periode keine Wärmeenergie entnommen oder zugeführt wird.
Die Wärmeenergie, welche dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens, das nur durch den Regenerator 41 abgegrenzt wird, durch Irreversibilitäten wie Shuttle - Effekt, Wärmeleitung und den ungünstigen Wirkungsgrad des Regenerators zugeführt wird, wird bei diesem Druck P! durch den in Fig.9 T dargestellten speziellen Bewegungsablauf des Regenerators 41 wieder entzogen und dem Kühler zugeführt.
Der in Fig.10 charakterisierte Bewegungsablauf hat den Vorteil, daß die
Strömungskanäle für den Gasaustausch nur in geringerem Maße durch die bewegten
Regeneratoren abgedeckt oder besser ausgebildet sind. Im Gegensatz zu den Darstellungen in Fig.8 muß dazu der untere Hubrahmen 90 mit dem untersten Regenerator 41 verbunden sein.
Auch für diesen Bewegungsablauf im Arbeitsvolumen kann der Druck PI so eingestellt werden, daß für die entsprechenden Teilvolumen eine analoge
Wärmeenergiebilanz ergibt.
Den Teilvolumina des Arbeitsvolumens zwischen je zwei der Regeneratoren 36-40 wird dadurch Wärmeenergie abgenommen, daß das durchströmende Gas in der Zeitperiode e-f-g zwischen zwei Regeneratoren weiter expandiert wird. Diesen Teilvolumina wird während einer Periode dadurch Wärmeenergie zugeführt, daß aufgrund der heiß durch das Einlaßventil 48 in das Arbeitsvolumen aufgenommene und kühler durch die Auslaßventile 49 abgegebene Gasmenge der Masse mA die Regeneratoren 36-39 bei einer Durchströmung von der heißesten Seite mit einer um diese Gasmenge der Masse mA größeren Gasmenge durchströmt werden, als von der kühleren Seite.
Dabei bildet sich auf der kühleren Seite eines dieser homogen angenommenen
Regeneratoren ein Temperaturprofil mit größerem Gradienten in Durchflußrichtung aus.
Bei der angenommenen gleichmäßigen Güte der Regeneratoren wird einem der oben definierten Teilvolumina durch die periodische Durchströmung mehr Wärmeenergie zugeführt als entnommen.
Die bei der Abkühlung der in das Arbeitsvolumen periodisch heiß einströmenden und kühler wieder ausströmenden Gasmenge der Masse m_. abgegebene Wärmeenergie wird teilweise aufgenommen durch die zwischen den Teilvolumina parallel ablaufenden Kreisprozesse mit weitgehend isothermer Wärmeenergieaufhahme und Abgabe. Dadurch bildet sich im Arbeitsvolumen wie vorne zu Fig.4, Fig.5, Fig.6 allgemein dargestellt, ein linearer Temperaturverlauf aus.
Dadurch weisen die Durchschnittstemperaturen von angrenzenden Teilvolumina des Arbeitsvolumens zwischen je zwei ? der Regeneratoren 36-40 bei gleicher Größe und zeitlicher Größenordnung die selbe Differenz auf, wie vorne zu Fig.4, Fig.5, Fig.6 allgemein dargestellt.
Die Arbeit, die dabei maximal verrichtet werden kann, verringert sich gegenüber der Exergie (Tu = Tk) um W_ wie zur Fig.3 erläutert. Durch W_ werden zum Teil die Verluste an den Regeneratoren 36-39 verringert. Durch die Irreversibilitäten wie Wärmeleitung oder die Verluste der Regeneratoren wird nur ein kleineres Druckverhältnis P1/P2 erreicht und die Gasmenge mA muß vor allem bei einer wie in Fig.8 aufgebauten Vorrichtung mit einer Temperatur in das Arbeitsvolumen eintreten, die größer als Ti ist.
Eines der Ventile 49 in Fig.8 kann wie das Ventil 35 in Fig.l eingesetzt werden, um beim selben Verhältnis der Drücke Pi/Po die beschriebenen Veränderungen der Temperaturdifferenzen bei Abkühlung oder Erwärmung eines Anteils des ausgetauschten Gases zu erreichen.
Bemerkung:
Es ist ein Ventilator zum Ansaugen von Heißluft nicht unbedingt notwendig, da in das Arbeitsvolumen heiße Luft angesaugt wird, sobald der Regenerator in Bewegung ist.
Solange sich der Regenerator 40 vom Einlaßventil 48 entfernt, wird heiße Luft angesaugt, kalte ausgeblasen und die Regeneratoren 36 - 39 erwärmt.
Dabei wirkt der Strömungswiderstand des Regenerators.
Wenn sich der Regenerator 40 auf die Einlaßventile zubewegt, so bleiben die Ventile geschlossen.
Mit dem Anstieg der mittleren Temperatur im Arbeitsvolumen erfolgt dann der
Übergang in den vorne und in Fig.9 dargestellten periodischen Betriebszustand.
Um die beschriebene Anordnung als Gasverdichter arbeiten zu lassen, genügt es, die
Regeneratoren mit einem Elektromotor zu den Fig.9 entsprechenden periodischen Bewegungen anzutreiben.
Abkühlung des Gases über eine größere Temperaturdifferenz Ti - T2
Sollen in der in Fig.8 dargestellten Anlage größere Temperaturunterschiede des vom Arbeitsvolumen aufgenommenen und abgegebenen Gases erreicht werden, so wird dies dadurch erreicht, daß in der Zeitperiode g-h-a eine Gasmenge der Masse mH durch eines der Ventile 49, welches wie das Ventil 35 in Fig.1 eingesetzt wird, zwischen die Regeneratoren 39 und 40 aus dem Teil des Rohrleitungssystems 15 einströmt.
Bei unverändertem Tι,T2,Po kann Px so gewählt werden, daß die insgesamt eingesaugte Gasmenge konstant bleibt, d.h. durch diese Maßnahme verringert sich die
Masse mA des Gases, das heiß eingesaugt und bei niedrigerer Temperatur und höherem
Druck ausgepreßt wird, um mH. Dadurch wird mit den Regeneratoren 36 bis 39 während einer Periode weniger
Wärmeenergie ausgetauscht.
Im Betriebszustand des Gleichgewichts muß das Druckverhältnis Pi/Po kleiner sein.
Bei unverändertem Tl5 P1; P0 wird den Regeneratoren 36 bis 39 nur dann während einer Periode dieselbe Wärmeenergiemenge zugeführt, wenn die ausgetauschte Gasmenge stärker abgekühlt wird. So kann bei gleichem Druckverhältnis Pi/Po eine größere Temperaturdifferenz Ti - T2 erreicht werden.
Bei konstantem Druckverhältnis Pi/Po kann die Temperatur T2 durch eine einfache Thermostat - Steuerung für das dem Einlaßventil 35 in Fig.1 entsprechenden Ventil 49 relativ einfach stabilisiert werden.
Das Einlaßventil 35 wird dabei nur dann geöffnet, wenn das Gas bei 15 die festgelegte Temperatur (gerade) überschreitet.
Evtl. genügt es auch, den Strömungswiderstand im Bereich des Einlaßventils bei zunehmender Temperatur des Gases bei 15 kleiner werden zu lassen, z. B. durch eine durch ein Bi-Metall gesteuerte Klappe welche den Querschnitt für die Strömung ändert.
Abkühlung des Gases über eine kleinere Temperaturdifferenz Ti - T2
Sollen in der in Fig.8 dargestellten Anlage bei der Abkühlung des ausgetauschten Gases um eine bestimmte Temperaturdifferenz ein größeres Druckverhältnis Pi/Po erreicht werden, so wird in der Zeitperiode g-h-a die Gasmenge der Masse mB durch das (angesteuerte) Ventil 49, das in Fig. l dem Auslaßventil 35 entspricht, aus dem Teilvolumen zwischen Regenerator 39 und 40 mit einem Ventilator gesaugt, der im Idealfall durch verstellbare Elemente nur in dieser Zeitperiode die dazu notwendige relativ zu Pi - P0 kleine Druckdifferenz zu P0 aufbringt und diese Gasmenge dem Raum 15 des Rohrleitungssystems zugeführt wird. Vier Arbeitsvolumen arbeiten 90° phasenverschoben, d.h. ein spezieller Ventilator kann gleichmäßig durchlaufen, nur die Auslaßventile 35 müssen mit etwas Kraft- und Energieaufwand gesteuert werden.
Bei unverändertem Tj, T2,P0 wird dadurch die ausgetauschte und abgekühlte Gasmenge mA um mB vergrößert und den Regeneratoren 36 bis 39 wird während dieser Zeitperiode eine größere Menge an Wärmeenergie zugeführt. Diese größere Wärmeenergie wird den Regeneratoren 36 bis 39 in der Zeitperiode e-f- g während der effektiv isothermen Expansion des Gases von Pi auf Po wieder teilweise entzogen, wobei ein größeres Druckverhältnis Pi/Po erreicht werden kann und so insgesamt pro Periode mehr Energie umgesetzt wird, wobei die an den Regeneratoren 36 bis 41 insgesamt ausgetauschte Wärmeenergie wie auch die damit zusammenhängenden thermischen Verluste in einem weit geringerem Verhältnis erhöht werden.
Insgesamt wird dadurch ein besserer Wirkungsgrad erreicht. Wenn der Massenstrom durch den verstellbaren Ventilator in 3 Stufen (aus, mittel, groß( eingestellt werden kann und die Stufe groß immer beim Unterschreiten einer bestimmten Temperatur durch einen Thermostaten eingeschaltet wird, so kann die Temperatur T2 dadurch mit relativ geringem Aufwand ausreichend bei einem Wert stabilisiert werden. Bemerkung:
Es ist ein Ventilator zum Ansaugen von Heißluft nicht unbedingt notwendig, um die beschriebene Anordnung als Gasverdichter arbeiten zu lassen, da in das
Arbeitsvolumen periodisch heiße Luft angesaugt wird, sobald die Regeneratoren in Bewegung sind. Solange sich der Regenerator 39 vom Einlaßventil 48 entfernt, wird heiße Luft angesaugt, kalte ausgeblasen und die Regeneratoren 36 bis 39 erwärmt. Dabei wirkt der Strömungswiderstand des Regenerators.
Wenn sich der Regenerator 39 auf die Einlaßventile zubewegt, so bleiben die Ventile geschlossen.
Mit dem Anstieg der mittleren Temperatur im Arbeitsvolumen erfolgt dann der Übergang in den vorne und in Fig.9 dargestellten periodischen Betriebszustand. Um die beschriebene Anordnung als Gasverdichter arbeiten zu lassen, genügt es, die Regeneratoren 36 bis 39 mit einem Elektromotor zu den Fig.4, Fig.5, Fig.6 entsprechenden periodischen Bewegungen anzutreiben.
Anwendung als Kältemaschine
Die vorne beschriebene als Kraftmaschine wirkende Anlage mit dem in Fig.8 dargestellte Arbeitsvolumen kann nach wenigen Änderungen auch als Kältemaschine betrieben werden, welche eine Gasmenge über ein großes Temperaturintervall abkühlt.
Dazu muß der dann angetriebene Ventilator ( Turbine) 14 das Gas aus dem Teil des
Rohrleitungssystems 15 mit dem Druck Po in den Teil 13 mit Pi drücken. Der in Fig.9
I oder Fig.10 I qualitativ dargestellte Bewegungsablauf wird in der umgekehrten zeitlichen Reihenfolge durchlaufen. Das Auslaßventil 49 wird zu einem Einlaßventil indem es bei unveränderter Anschlagsrichtung in der Zeitperiode a-h-g durch das
Steuersystem gegen den Strömungsdruck offengehalten wird.
In dieser Zeitperiode a-h-g werden die Teilvolumina zwischen diesen Regeneratoren vergrößert und so die mittlere Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen ausgehend vom maximalen Wert abgesenkt.
Das dann mit dem Druck Pi einströmende Gas gibt bei der Abkühlung Wärmeenergie an die Regeneratoren 36 bis 39 ab.
Diesen Regeneratoren wird während der anschließenden Zeitperiode g-f-e durch die Expansion des Gases zwischen je zwei Regeneratoren (vgl. vorne: Kraftmaschinen) Wärmeenergie entzogen.
Die Absenkung des Druckes im Arbeitsvolumen erfolgt bei geschlossenen Ventilen aufgrund der Absenkung der mittleren Temperatur des Gases auf den minimalen Wert durch eine Verschiebung bei konstanten relativen Abständen der Regeneratoren 36 bis 41.
Wie vorne bei der Beschreibung der Kraftmaschine gezeigt, wird auch bei der Kältemaschine durch das Zusammenwirken der Teilprozesse in den Zeitperioden a-h-g und g-f-e ein in Hubrichtung lineares gestuftes Temperaturfeld T(r) in den Regeneratoren 36 bis 39 ausgebildet, deren mittlere Temperatur Tm bei der Kältemaschine unter der Kühlertemperatur Tk liegt.
Die zeitliche Entwicklung von Tm(t) entspricht bei Umkehr des zeitlichen Ablaufes und der Ersetzung von max. Tm(t) durch min. Tm(t) der qualitativen Darstellung in Fig.9 II. Die mittlere Temperatur des Gases im Arbeitsvolumen wird beim Zusammenschieben der Regeneratoren 36 bis 39 in der darauffolgenden Zeitperiode e-d-c vergrößert. Das Einlaßventil 48 der Kraftmaschine in Fig.8 wirkt bei der Kältemaschine als Auslaßventil, wenn es bei unveränderter Anschlagsrichtung in dieser Zeitperiode e-d-c durch das Steuersystem gegen den Strömungsdruck offengehalten wird und Gas unter anderem aufgrund der Erhöhung der mittleren Temperatur im konstanten
Arbeitsvolumen bei konstantem Druck P0 in den Teil des Rohrleitungssystem 15 ausströmt.
Bevor dieses Gas erneut durch den Ventilator (Turbine) verdichtet wird, nimmt es im Wärmetauscher 18 die von der Abkühlung des anderen Gasstromes stammende
Wärmeenergie auf.
Wenn das abzukühlende Gas direkt bei 15 in das Rohrleitungssystem der
Kältemaschine (vgl. Figl) eingebracht und bei 15 wieder entnommen wird, so können die Verluste und der konstruktive Aufwand des Wärmetauscher 18 entfallen. In der anschließenden Zeitperiode c-b-a wird die mittlere Temperatur des Gases im
Arbeitsvolumen durch die Verschiebung der Regeneratoren 36 bis 39 auf den maximalen Wert erhöht, was aufgrund der geschlossenen Ventile zu einer
Druckerhöhung und der Schließung des Kreisprozesses führt.
Dem Teilvolumen des Arbeitsvolumen, das nur durch den Regenerator 36 abgeteilt ist, wird dadurch (zusätzlich) Wärmeenergie entnommen, daß das Ventil 48 oder ein dazu parallel wirkendes Ventil mit kleinerer Querschnitt sfläche bereits geöffnet wird, bevor der Druckunterschied völlig ausgeglichen ist.
Analog wird dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens, das nur durch Regenerator 41 abgegrenzt wird, dadurch Wärmeenergie zugeführt, daß ein zu einem der Ventile 49 parallel wirkendes Ventil bereits geöffnet wird, bevor der Druckunterschied völlig ausgeglichen ist,
Abkühlung des Gases über eine größere Temperaturdifferenz Ti - T2
Wie beim Einsatz als Kraftmaschine kann bei der in Fig.1 dargestellten Vorrichtung ein größerer Temperaturunterschied der vom Arbeitsvolumen aufgenommenen und abgegebenen Gasmenge der Masse mA erreicht werden, wenn in der Zeitperiode e-d-c eine Gasmenge der Masse mH durch das in diesem Fall bei relativ zu Fig.8 geändertem Anschlag als Auslaßventil wie Ventil 35 in Fig.1 wirkendes Ventil 49 in den Raum 15 ausströmt, welches in dieser Zeitperiode e-d-c durch das Steuersystem gegen den Strömungsdruck offengehalten wird.
Bei unveränderten Ti, P^ P0 wird den Regeneratoren 36 bis 39 während einer Periode nur dann eine gleich große Wärmeenergie zugeführt, wenn das Gas stärker abgekühlt wird.
So kann bei gleichem Druckverhältnis Pi/Po eine größere Temperaturdifferenz Ti - T2 erreicht werden.
Bei konstantem Druckverhältnis Pi Po kann die Temperatur T durch eine einfache Thermostat-Steuerung stabilisiert werden.
Das dem in Fig.l Ventil 35 entsprechende Auslaßventil 49 wird dabei nur dann geöffnet, wenn das Gas bei 15 die festgelegte Temperatur (gerade) überschreitet.
Abkühlung des Gases um eine kleinere Temperaturdifferenz Ti - T
Die in Figur 1 dargestellte mit Wirkung eines Gasverdichters beschriebene Anlage, kann, wie bereits vorne mit Bezug zu Fig.1 dargestellt auch als Kältemaschine betrieben werden, wenn das Arbeitsvolumen und Teile des Steuersystems gegen die in Fig.8 dargestellte Anordnung ausgetauscht wird. Soll wie bei der Kraftmaschine auch bei der Kältemaschine für eine geringere Abkühlung mit einer bestimmten Druckdifferenz Pi - P0 gearbeitet werden, so kann dies erreicht werden, wenn in der Zeitperiode e-d-c die Gasmenge der Masse mB durch ein weiteres (angesteuertes), dem Einlaßventil 35 entsprechendes Ventil 49 zwischen die Regeneratoren 39 und 40 mit einem Ventilator aus dem Raum 15 eingeblasen wird. Den Regeneratoren 36 bis 39 wird dadurch im Betriebszustand im Vergleich zum Betrieb ohne das Ventil 35 entsprechende Ventil 49 eine größere Wärmeenergie zugeführt und bei der isothermen Expansion in der Zeitperiode e-f-g durch eine Expansion mit größerem Druckverhältnis Pi/Po entsprechend mehr Wärmeenergie wieder entzogen Die Vorteile dieser Maßnahmen oder die Regelung der Temoeratur T^ sind weitgehend analog wie bei der Kraftmaschine zu Fig.1.
Wärmepumpe Die vorne mit der Wirkung von Kältemaschinen beschriebenen Anlagen in denen das in
Fig.8 dargestellte Arbeitsvolumen integriert ist, wirken als Wärmepumpe, wenn das Steuersystem die Regeneratoren 36 bis 41 mit unverändertem periodischem
Bewegungsablauf antreibt und die Arbeitsrichtung der
Turbine 14 erhalten bleibt aber die Druckerhöhung aufgrund einer Öffnung eines Ventils, durch das Gas einströmt, mit der Druckabsenkung aufgrund einer Öffnung eines Ventils, durch das Gas ausströmt, vertauscht wird.
Dadurch wird das nur durch den Regenerator 36 abgegrenzte Teilvolumen des
Arbeitsvolumens erwärmt und das nur durch den Regenerator 41 abgegrenzte
Teilvolumen des Arbeitsvolumens wird abgekühlt. Verglichen mit der vorne beschriebenen Kältemaschine wird der zeitliche Ablauf der mittleren Temperatur Tm(t) und des Druckes P(t) gegen den Hub H(t) um eine halbe
Periode verschoben.
Der Kreisprozeß beim Einsatz als Wärmepumpe
In der Zeitperiode g-f-e wird der Druck des Gases im Arbeitsvolumen aufgrund des Anstiegs der mittleren Temperatur des Gases bei geschlossenen Ventilen durch die Verschiebung der Regeneratoren 36-41 auf den maximalen Wert erhöht. Aufgrund der adiabatischen Kompression des durch die Teilvolumina zwischen je zwei der Regeneratoren 36 bis 39 strömenden Gases wird diesen Regeneratoren Wärmeenergie zugeführt.
Beim Zusammenschieben der Regeneratoren 36 bis 39 in der Zeitperiode e-d-c wird durch das offengehaltene Ventil 49 von der Turbine Gas der Temperatur TH von dem Arbeitsvolumen bei dem Druck Pi aufgenommen, da die mittlere Temperatur abgesenkt wird.
In der Zeitperiode c-b-a wird der Druck des Gases im Arbeitsvolumen bei geschlossenen Ventilen aufgrund der Absenkung der mittleren Temperatur des Gases auf den minimalen Wert durch die Verschiebung der Regeneratoren 36-41 von Pi auf P0 erniedrigt.
Das Gas im Teilvolumen das an den Kühler angrenzt wird adiabatiasch expandiert und dabei abgekühlt Tn der Zeitperiode c-b-a wird die mittlere Temperatur im Arbeitsvolumen mit der Verschiebung bei konstantem Abstand zwischen den Regeneratoren 36 bis 39 erhöht, das abgekühlte Gas strömt durch den Wärmetauscher und entnimmt Wärmeenergie bei der Temperatur Tk und bei Po wird durch das Ventil 48 Gas der Temperatur Ti in der Zeitperiode a-h-g abgegeben, da die mittlere Temperatur Tmg(t) des Gases im Arbeitsvolumen erhöht wird.
Wenn dazu simultan durch das wie das Ventil 35 in Fig.1 wirkende Ventil 49 Gas mit ca. der Temperatur TH von einem Ventilator aus dem Raum 15 in das Teilvolumen zwischen Regenerator 39 und 40 geschoben wird, so wird die Differenz der Temperaturen TH - Tx bei gleichem Druckverhältnis P\ I P0 verkleinert. Diese Änderungsmaßnahme führt wie bei der Kraftmaschine bei thermischen Verlusten in etwa der selben Größe zu einer größeren Umsetzung von mechanischer Energie, (vgl. Fig.l) Wenn in der Zeitperiode a-h-g durch das über die Gastemperatur bei 15 gesteuerte Ventil 49, welches Ventil 35 entspricht, Gas aus dem Arbeitsvolumen in den Raum 15 des Rohrleitungssystems gelangt, so wird dadurch eine größere Temperaturdifferenz des ausgetauschten Gases erreicht (vgl. Fig. l entsprechende Kälte oder Kraftmaschine)
Mit dieser Wärmepumpe kann Frischluft gefiltert und erwärmt werden. Die Regeneratoren im Arbeitsvolumen wirken als Filter und können bei Verschmutzung leicht ausgetauscht werden.
Die der Frischluft zugeführte Wärmeenergie stammt zum Teil aus einem kälteren Wärmereservoir wie der Umgebungsluft oder dem Grundwasser. Die skizzierte Wärmepumpe kann so konstruiert sein, daß die Luft praktisch nicht in den Kontakt mit Schmierstoffen kommt und die Filter bei Verschmutzung einfach gewechselt werden können.
Um ein größeres Druckverhältnis Pι/P2 erreichen zu können, wird das Gas aus dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens zwischen Regenerator 36 und 37 entnommen. Die dazu notwendige Konstruktion ist vergleichbar mit der für den Gasaustausch in das oder aus dem Teilvolumen zwischen den Regeneratoren 39 und 40 Es wird in ähnlicher Weise ein Rohr 205 zur Luftführung vgl. 50 eingesetzt, das am Regenerator 36 befestigt und gegen das Druckgehäuse gleitend gedichtet in ein damit verbundenes Rohr 206 (vgl. 51) eintaucht, aus dem die Luft durch Ventile ausgetauscht wird. Wasser im Druck_?efäß
Der Aufwand für ein Druckgehäuse mit den vielen Dichtungen kann im Vergleich zur
Darstellung in Fig.8 erheblich auf einen Quader oder Zylinder mit wenigen Öffnungen reduziert werden, wenn das Rohrbündel 42 anstatt in einen separaten Raum 61 des Druckgefäßes in die andere Richtung in einen Raum führen, der nur durch die
Wärmetauscherstruktur des Kühlers 43 begrenzt wird.
Dazu müssen die Durchmesser der Rohre in der umgekehrten Reihenfolge den
Regeneratoren zugeordnet werden.
Diese Rohre werden durch eine Hebelkonstruktion wie 57, 58 miteinander beweglich verbunden.
Der Regenerator 41 entfällt, das Ventil 48 bleibt unverändert. Das Luftführungsrohr 50 weist ebenfalls in die andere Richtung und taucht gleitend gedichtet in ein zu 51 entsprechendes Rohr ein, das mit dem Druckgefäß gedichtet verbunden ist, wobei das 49 entsprechende Auslaßventil am Druckgefäß angebracht werden kann. An jedem von vier Rohren, die jeweils an einem von zwei verschiedenen
Regeneratoren befestigt sind (ideal: die zeitweise möglichst weit voneinander entfernt sind) sind jeweils zwei gespannte Gurte befestigt, von denen einer beim Drehen einer aus dem Druckgefäß gedichtet hinausgeführten Welle aufgewickelt wird, während der andere abgewickelt wird.
Die Rohre jedes Regenerators werden so durch zwei Wellen angetrieben und die
Regeneratoren parallel geführt.
Je zwei dieser Wellen sind außerhalb des Druckgefäßes mit Kettenräder und einer darübergeführten Kette gekoppelt, an die jeweils das Pleuel 89 bzw. 69 des in Fig.20 gezeigten Kettenantriebes angreift.
Das Druckgehäuse wird soweit mit Wasser aufgefüllt, daß die Kühlerstruktur 43 in ihrer untersten Stellung weitgehend vollständig eintaucht
Dadurch sind die Leitungen 45 und 46 und die Durchstöße 63 und 62 für die
Kühlflüssigkeit überflüssig. Dieses Wasser wird im oberen Bereich abgesaugt und im geschlossenem Kreislauf durch einen Wärmetauscher außerhalb des Druckgefäßes abgekühlt bzw. erwärmt.
Das Rohr 50 dient auch als Überlauf für den Wasserstand im Druckgehäuse.
Überlaufendes Wrasser wird vom Gas in einem im Rohrleitungssystem nach dem Ventil
49 angeordneten Drucktank durch Fliehkräfte abgetrennt, da das Wasser - Gasgemisch in den Drucktank mit vertikaler Zylinderachse in mittlerer Höhe tangential eintritt und oben in der Mitte durch ein Rohr, das ca. 30 cm in den Drucktank hineinragt wieder entnommen ward.
Das Wasser aus diesem Drucktank wird durch ein Rohr, das durch ein, mit einem
Schwimmer durch den Wasserstand in diesem Drucktank, betätigtes Ventil verschließbar ist, in das Druckgefäß um das Arbeitsvolumen zurückgeleitet.
Im Druckgefäß kann(durch Betätigung einer Kompressionseinrichtung) der Wasserspiegel periodisch verändert werden und so eine (zusätzliche) Druckänderung erreicht werden.
Für die Durchströmung der Regeneratoren 36 bis 40 kann auch dadurch erreicht werden, daß am Rand eines jeden dieser Regeneratoren ein Blech dichtend befestigt ist, das auch im periodischen Betriebszustand immer in das Wasser eintaucht. Um die Verluste durch die Wärmeübergangsfläche zu minimieren, muß dieses Blech mit einer wasserabweisenden Oberfläche mit einer geringer Wärmeleitfähigkeit versehen sein.
Funktion eines erfindungsgemäßen Gasverdichter: heißes Gas + kühles Gas ergibt warmes Gas mit höherem Druck
Um in ein Arbeitsvolumen zwei Gasmengen der Massen n_ι, m mit den Temperaturen Ti, bzw. Tk aufzunehmen und bei zwischen Tj und Tk liegenden Temperaturen T3, T4 bei höherem Druck wieder abgeben zu können, muß im Vergleich zu dem in Fig.8 dargestellten Arbeitsvolumen wie in Fig.24 gezeigt, folgendes abgeändert werden: Der Regenerator 41 entfällt und der Wärmetauscher 43 wird durch den Regenerator 207 ersetzt. Die Regeneratoren 39 und 207 sind demnach miteinander in festem Abstand verbunden und der Regenerator 40 liegt jeweils zeitweise an. Analog wird der zeitweise am Regenerator 207 anliegende Regenerator 208 mit dem zeitweise am Regenerator 39 anliegenden Regenerator 38, der zeitweise am Regenerator 208 anliegende Regenerator 209 mit dem zeitweise am Regenerator 38 anliegenden Regenerator 37 und der zeitweise am Regenerator 209 anliegende
Regenerator 210 mit dem zeitweise am Regenerator 37 anliegenden Regenerator 36 fest verbunden.
Der Luftaustausch durch die Luftführungsrohre 205 und 211 erfolgt ebenso überwiegend simultan wie der Luftaustausch durch die Luftführungsrohre 50 und 212. Eines der Ventile 49 oder eines der Ventile 213, durch die die Luft aus oder in das Luftführungsrohr 212 strömt, wird bei veränderter Anschlagsrichtung wie das Ventil 35 in Fig.l eingesetzt.
Der Bewegungsablauf, sowie die Änderung der mittleren Temperatur Tm(t) oder der Druck im Arbeitsvolumen P(t) entsprechen dennoch weitgehend den qualitativen Darstellungen in Fig.9. In der Zeitperiode g-h-a wird durch Ventile Gas mit der Temperatur Tl5 bzw. Tk eingesaugt. Wie vorne gezeigt, ergibt sich in den Regeneratoren zwischen den Ventilen in Hubrichtung ein linearer gestufter Temperaturverlauf.
Durch Ventile müssen die in das Arbeitsvolumen einströmenden Gasmengen entsprechend reguliert werden, um eine bestimmte Temperaturdifferenz bei der Abkühlung bzw. Erwärmung der periodisch ausgetauschten Gasmengen beizubehalten. Soll das kühlere Gas nur eine geringere Temperaturänderung erfahren, so wird wie vorne beschrieben während dessen Einströmvorgang durch ein wie Ventil 35 wirkendes Ventil 49 mit einem Ventilator Gas aus dem Arbeitsvolumen gesaugt. Da das Gas aus zwei verschiedenen Teilvolumina, die durch einen Regenerator 40 voneinander getrennt sind, aus dem Arbeitsvolumen durch unterschiedliche Ventile 49 und 213 in verschiedene Räume des Rohrleitungssystems ausströmen kann, können (zusammen mit einem Ventil, das wie Ventil 35 wirkt) die bei der
Temperaturänderung auftretenden Temperaturdifferenzen in weiten Bereichen variiert werden.
Insgesamt ist diese Art von Entropietransformator einfacher aufzubauen, da kein
Wärmetauscher (z.B. Autokühler) notwendig ist. Darüber hinaus kann keine plötzliche Dampfentwicklung durch entwichenes Kühlwasser auftreten.
Wie vorne bereits gezeigt, kann eine als Gasverdichter wirkende Anlage mit geringen Änderungen auch als Wärmepumpe oder Kältemaschine wirken. Auch diese Konstruktion kann so betrieben werden, daß lauwarmes Gas mit höherem Druck durch eine Turbine periodisch in das Arbeitsvolumen gepreßt wird und aus dem Arbeitsvolumen periodisch heißes und kaltes Gas bei niedrigerem Druck ausströmen. Dabei kann im wesentlichen sowohl der vorne zur Wärmepumpe dargestellte Kreisprozeß verwendet werden, als auch der zur Kältemaschine. Die jeweiligen Temperaturdifferenzen können zusatzlich mit einem Ventil, das wie das
Ventil 35 wirkt, eingestellt werden
Kombination von Kältemaschine und Kraftmaschine
Steht heißes Gas und Kuhlwasser der Temperatur Tk zur Verfügung, so kann Gas durch einen Entropietransformator mit 2 Arbeitsvolumina unter die Kuhlwassertemperatur T abgekühlt werden
Im Prinzip wird dazu bei der vorne beschriebenen Kältemaschine der angetriebene Ventilator 14 durch eine vorne beschriebene Kraftmaschine ersetzt, wobei das heiße Gas vom Arbeitsvolumen, welches der Kraftmaschine zugeordnet werden kann, aufgenommen und bei höherem Druck durch das Auslaßventil 49 oder 4 in einen Raum des Rohrleitungssystems abgegeben wird, an den ein pufferndes Druckgefaß angeschlossen sein kann und von wo aus das Gas evtl nach einer vorherigen Abkühlung auf ca T durch das als Einlaßventil wirkende Ventil 49 in das Arbeitsvolumen einströmt, welches der Kältemaschine zugeordnet werden kann Aus diesem Arbeitsvolumen strömt das unter Tt abgekühlte Gas durch die Ventile 48 und evtl dem wie Ventil 35 wirkenden Ventil 49 aus
Für die Abstimmung von Druck- und Temperaturdifferenzen können wie vorne dargestellt, die periodische Durchstromung dieser Ventile der beiden Arbeitsvolumina entsprechend eingestellt werden Laufen in einem Arbeitsvolumen die in Fig 4, Fig 5, Fig 6 T dargestellten Bewegungen simultan ab, so kann das puffernde Druckgefaß kleiner dimensioniert werden, oder entfallen
Diese Kombination kann auch als Wärmepumpe zur Erwärmung einer Flüssigkeit verwendet werden
Weitere interessante Kombinationen dienen der Erhöhung der Heizzahl auf einen
Wert über 1
So wird von einem ersten Arbeitsvolumen wie vorne beschrieben je eine heiße und kalte Gasmenge aufgenommen und als kühle Gasmenge bei höherem Druck wieder abgegeben und aufgenommen von einem zweiten Arbeitsvolumen, das es als warme Gasmenge beim Ausgangsdruck wieder abgibt Dabei wurde im zweiten Arbeitsvolumen die Flüssigkeit eines Wärmetauschers oder eine zusatzliche Gasmenge abgekühlt
Stehen eine isotherme Wärmequelle und eine isotherme Warmesenke zur Verfügung, so ist es zur Erwärmung oder Abkühlung von Gas interessant, bei den vorne beschriebenen Anlagen (mit der Wirkung als Kältemaschine oder Wärmepumpe) den Kompressor durch einen bekannten thermischen Kompressor mit isothermer Wärmeenergieaufhahme und Warmeenergieabgabe zu ersetzen
zusätzliche Änderung des Arbeitsvolumens
Aufgrund der Durchstromung der Regeneratoren bei der Druckabsenkung im Arbeitsvolumen wird das Gas fast isotherm expandiert Dabei wird die Gastemperatur nur relativ gering geändert, da das in einer Periode durchströmende Gasvolumen verglichen mit der Große des Teilvolumens des Arbeitsvolumens zwischen zwei Regeneratoren entscheidend großer ist Dadurch sind die Irreversibilitäten beim Kontakt von Gas und Warmeubergangsflachen der Regeneratoren geringer
Diese Vorteile können besonders gut genützt werden, wenn bei der Maschine zu Fig 8 in der Zeitperiode, in der der Druck im Arbeitsvolumen auch bei unverändertem Arbeitsvolumen steigen wurde, das Arbeitsvolumen durch einen durch das Steuersystem periodisch bewegten Kolben verringert wird Bei dieser Vorrichtung ist es besonders wichtig, daß, wie vorne gezeigt, oberhalb des Regenerators 36 und unterhalb von 41 Gitterebenen 108 bzw 109 Wirbel behindern und so durch das Steuersystem bewegt werden, daß sie weitgehend nur vom Gas konstanter Temperatur durchströmt werden Durch den vorne beschriebenen Effekt, daß ein Ventil wie das Ventil 35 in Fig 1 wirkt, kann auch bei dieser Konstruktion das Temperaturintervall, in dem das ausgetauschte Gas abgekühlt oder erwärmt wird, eingestellt werden
Wird das Gasvolumen geändert, ohne daß währenddessen die Regeneratoren durchströmt werden, so wird das Gas zwischen zwei Regeneratoren dabei von Pi auf Po adiabatisch expandiert oder komprimiert und dabei abgekühlt bzw erwärmt Der periodische Bewegungsablauf ist dabei ahnlich wie in Fig 4, Fig 5, Fig 6 Die Irreversibilität bei einer anschließenden Durchstromung eines der angrenzenden Regeneratoren wirkt sich in Bezug auf den Wirkungsgrad um so starker aus, je großer die dabei auftretende Temperaturanderung war Da dieser Effekt auch bei den bekannten Stirlingmotoren auftritt, ist auch ein konstruktiv einfacher Aufbau interessant, welcher bis auf das Regeneratorsystem 11 weitgehend Fig 1 entspricht mit der Änderung, daß das Regeneratorsystem 11 durch die Regeneratoren 37-40 und dem dazugehörenden Steuersystem 42- 55 aus Fig 8 ersetzt werden Der periodische Bewegungsablauf kann aus Fig 4. Fig 5. Fig 6 I entnommen werden
Verdränger umströmt
Bei der in Fig 21 dargestellten Maschine wird das durch einen Zylinder als
Druckgehause 110, die Ventile 111,112 und den gleitend gedichteten Kolben 113 weitgehend eingeschlossene Arbeitsvolumen durch zylinderfbrmige Verdranger 114 in
Teilvolumina aufgeteilt
Diese Verdranger 114 können vom Arbeitsfluid umströmt werden, wobei der Spalt zwischen Verdranger und Zylinderwand als Regenerator wirkt, weisen in Richtung der
Zylinderachse eine 3 - 10 mal so große Ausdehnung auf, wie ihre maximale Bewegungslange gegen das Druckgehause
Beim Einsatz als Kraftmaschine wird durch Kuhlleitungen 115 außerhalb des
Druckgehauses gekühlt
Ein einzelner Verdranger 114 wirkt wie einer der entsprechenden Regeneratoren 36-
40 in Fig 8 Für ein konstantes Arbeitsvolumen (d h unbewegten Kolben in Fig 21) kann bei übertragbarem Bewegungsablauf direkt die Argumentation zu Fig 9 übernommen werden Die Ventile 1 1 1 und 1 12 entsprechen dabei den Ventilen 49 bzw. 48. Der Antrieb der Verdränger 114 erfolgt wie bei den Regeneratoren in Fig.8 durch ein Bündel konzentrischer Rohre 109, wobei das Rohr mit größtem Durchmesser gegen den Kolben 113 und jedes andere Rohr zu den zwei Rohren mit dem nächst kleineren bzw. nächst größeren Durchmesser gleitend gedichtet wird.
Außerhalb des Arbeitsvolumens kann dann der Antrieb bei nur relativ geringer Änderung des Arbeitsvolumens (bis 10 %) durch den Kolben 113 durch eine Hebelkonstruktion 117 wie in Fig.8 erfolgen. An den entsprechenden Rohren des Rohrbündels 109 können direkt die entsprechenden Pleuel des zu Fig.8 beschriebenen Kettenantriebs angreifen.
Dieser Aufbau ist um so interessanter, je kleiner das Verhältnis Arbeitsvolumen zur Zylinderoberfläche ist, da der Wärmeaustausch mit der Zylinderoberfläche in diesem Fall konstruktiv wie ein Regenerator wirkt. Um diese Wirkung zu verstärken muß bei Arbeitsfluiden mit geringerer Wärmeleitfähigkeit diese aktive Fläche durch feine Schlitze in (Hubrichtung) vergrößert werden.
Wird eine noch größere Wärmeübergangsfläche zur Erreichung eines guten Wirkungsgrades benötigt, so muß im Inneren der Verdränger ein zu durchströmender Regenerator angeordnet werden und der Strömungswiderstand im Spalt zwischen Zylinderwand und Verdränger muß bei vergleichbarer Strömungsgeschwindigkeit in der gleichen Größenordnung wie beim Regenerator liegen. Dazu kann eine zusätzliche Dichtung notwendig werden.
Die Wärmeübergangsfläche zur Kühlung durch die Zylinderwand 1 15 wird dabei durch Schlitze in Hubrichtung vergrößert, das Arbeitsfluid umströmt in diesem Bereich den Verdränger und muß auch durch einen Regenerator in diesem Verdränger strömen.
Diese Maschine kann auch für einen Betrieb mit einer Flüssigkeit als Arbeitsfluid im Arbeitsvolumen ausgelegt werden. Die dabei auftretenden technologischen Probleme (Druckfestigkeit, Temperatur, Stabilität, Dichtungen) wurden von Malone 1931 für Wasser als Arbeitsfluid bei Maschinen gelöst, welche einem Stirlingmotor im Aufbau ähnlich sind. Quellen: Malone: A new prime mover- J. of the Royal Society of Arts, Vol 97 1931 , No. 4099, p.680-708 oder: Die Entwicklung des Heißluftmotor von Tvo Kolin Professor der Thermodynamik ins Deutsche übersetzt von Dr. C. Forster Seite 54, 55 c E. Schmitt, D-6370 Oberursel, Postfach 2006, Tel: (06171) 3364, Fax: (06171) 59518 Dieses Arbeitsvolumen kann wie in Fig.1 gezeigt an umgebende Systeme angekoppelt werden, wenn diese für die entsprechenden Drücke und Druckdifferenzen für Flüssigkeiten ausgelegt sind. z.B.: statt Gasventilator oder - Turbine: Hochdruckpumpe
Wie bereits von Malone gezeigt, wird durch die Verwendung einer Flüssigkeit als Arbeitsfluid der Bau von kompakten Maschinen mit großer mechanischer Leistung möglich. Verdränger gedichtet
Thermodynamisch können die Arbeitsvolumina der Entropietransformatoren in Fig 22 durch dieselben Modelle beschrieben werden, die mit Fig 4, Fig 5, Fig 6 oder Fig 9 verbunden werden können
Die in Fig 22 dargestellte Konstruktion sieht dagegen sehr unterschiedlich aus Das Arbeitsvolumen ist durch ein Druckgehause 128, Einlaß- und Auslaßventile 130 bzw 129a,b weitgehend abgegrenzt Tn diesem Arbeitsvolumen werden durch die relativ zum Druckgehause unbewegten Regeneratoren 131-136, die mit den Regeneratoren 131-135 verbundenen Zwischenwände 137-141 , Wände des Druckgehauses und auf diesen Wanden gleitend gedichtete Verdranger 142-146 Teilvolumina abgegrenzt Im Betriebszustand entspricht die periodische Größenänderung dieser Teilvolumina der periodisch geänderten Hubdifferenz der entsprechenden Regeneratoren in Fig 9T Um diesen periodischen Bewegungsablauf zu erreichen, können die Verdranger 142- 145 simultan periodisch bewegt werden Die an diesen Verdrangern befestigte Zahnstangen 146-149 werden durch Zahnrader auf einer Welle 150a angetrieben
Diese Welle wird durch das Druckgehause gedichtet aus dem Arbeitsvolumen geführt und auf sie werden die Enden einer kette 150 auf- bzw abgewickelt, welche über zwei Kettenrader 151 gespannt ist und an der das Pleuel 152 einer derartigen Kettengetriebekontruktion angreift, welche in Fig 8 den Regenerator 36 antreibt Mit diesem Kettengetriebe durch die mit einem Elektromotor angetriebene Welle 154 ist ein weiteres gleichartiges in gleicher Weise den Verdranger 146 bewegende Kettengetriebe 155 so verbunden, daß zu der Bewegung der anderen Verdranger eine Phasenverschiebung von ca einer viertel Periode besteht
Im Gegensatz zu den Verdrangern in Fig 21 grenzen an jeden der Verdranger 142-145 in Fig 22 eines der Teilvolumina zwischen zwei der Regeneratoren 131 -135 und das an den Kuhler 156 angrenzende Teilvolumen an
Die Verdranger 142-145 dürfen praktisch nicht mehr umströmt werden, da es sonst nicht zur Ausbildung des angestrebten Gleichgewichtes kommt
Damit die Regeneratoren 131-135 in der Zeitperiode a-b-c, d — e-f, g-h-j (vgl Fig 9) möglichst gleichmaßig durchströmt werden können, weisen die Verdranger im
Bereich, der zwischen zwei Regeneratoren eingeschoben wird, von einem Regenerator zum anderen sowie in Hubrichtung verlaufende Schlitze auf Das dabei zusammenkommende tote Volumen kann sich bei einigen Anwendungen sehr ungunstig auswirken
Ein weiteres Ventil 129a kann wie das Ventil 35 in Fig 1 eingesetzt werden
Wie zu Fig 8 dargestellt, kann auch die Konstruktion von Fig 22 als Kraftmaschine, Kältemaschine, Wärmepumpe, ausgebildet oder eingesetzt werden Flüssigkeits-Verdrängerkolben
Für eine andere Konstruktion wird die in Fig 22 dargestellte Konstruktion wie in Fig 23 dargestellt, abgeändert
Dabei sind die Verdrangerkolben als schwingende Flussigkeitssaule mit Schwimmer in einem U-fbrmigen Behalter ausgebildet
Die Bewegung des Flussigkeits-Verdrangerkolbens wird durch einen gespannt auf einer Welle 158 aufgewickelten Riemen 159 kontrolliert und angetrieben, der am Schwimmer 157 befestigt ist
Da die Flussigkeitsverdrangerkolben weitgehend die selben Deriodischen Bewegungen ausführen, wie zu Fig 22 mit Fig 9 erläutert, können auch bei dieser Konstruktion im Betriebszustand mehrere die zu den Verdrangerkolben 142-145 entsprechenden Flussigkeitsverdrangerkolben von einer 150a entsprechenden Welle 158 aus angetrieben werden
Die periodische Bewegung dieser Welle 158 kann wie zu Fig 22 beschrieben kontrolliert und/oder angetrieben werden
Bevor Flüssigkeit an einem Schwimmer 157 vorbei in einen heißen Raum gelangen kann, was zu einer gefahrlichen explosionsartigen Dampfentwicklung führen konnte, soll das Ventil 160 durch die extreme Position des Schwimmers 157 und die Stromungsgeschwindigkeit geschlossen werden
Um eine Fig 9 naherkommende periodische Bewegung zu erreichen, bleibt dieses Ventil 160 wahrend den Zeitperioden a-b-c mit extremaler Stellung des entsprechenden Schwimmers durch eine vorübergehende Verriegelung geschlossen Zum selben Zweck wird auch der Verdranger 157 vorübergehend verriegelt, wenn er gegen die mit dem Druckgehause fest verbundene Dichtung 161 gedruckt wird Die Flachen des Wärmetauschers 162 werden durch das Eintauchen in die pendelnde Flüssigkeit erwärmt bzw abgekühlt Insgesamt erfolgt der Warmeenergieaustausch von Druckgefaß und der Umgebung zum Teil durch den kontinuierlichen Austausch der im Druckgefaß pendelnden Flüssigkeit
Wahrend der Zeitperiode mit überdurchschnittlichem Druck im Arbeitsvolumen wird ein Teil dieser Flüssigkeit durch das Ventil 163 und den Wärmetauscher mit der Umgebung 164 in den Reserveraum 165 strömen, in dem eine Druckanderung aufgrund des eingeschlossenen Gasvolumens nur durch eine Änderung der enthaltenen Flussigkeitsmenge erfolgen kann
Diese Menge der Flussigkeitsstromung wahrend der Zeitperiode mit unterdurchschnittlichem Druck durch das Ventil 166 wieder zurück zur periodisch pendelnden Flüssigkeit Das Ventil 166 hat bei einer Nutzung als Kraftmaschine die Wirkung einer Düse Dadurch wird die Pendelbewegung der Flussigkeitssaule angetrieben
Im Betriebszustand wird in der Zeitperiode a-b-c das Arbeitsvolumen für das Arbeitsfluid, welches den Kreisprozeß durchlauft, zur Verstärkung der Kompression gemeinsam mit dem das Gesamtvolumen von Arbeitsvolumen und dem Volumen der pendelnden Flüssigkeit durch Verschieben des gleitend gedichteten Kolbens 167 verringert und in der Zeitperiode e-f-g wieder vergrößert Die dabei ausgetauschte mechanische Energie kann zumindest teilweise in der pendelnden Flussigkeitssaule zeitweise gesDeichert werden, welche an den Kolben 167 anschließt min zwei Wärmetauscher in einem erfindungsgemäße Druckgehäuse:
Soll eine Flüssigkeit durch den Kontakt mit einem Kreisprozeß eine Temperaturänderung über ein großes Tntervall erfahren, so muß in Fig.22 jeder der Regeneratoren 131-134 auf der selben Seite bzgl. der Durchströmung wie bei Regenerator 135 mit einem Wärmetauscher versehen werden. Die Flüssigkeit kann dann diese Wärmetauscher der Reihe nach durchströmen und dabei Wärmeenergie bei mehreren Temperaturniveaus austauschen (vgl. Fig.3) Die Menge des Arbeitsfluids in den, von den Regeneratoren mit Wärmetauschern abgeteilten überschneidungsfreien Teilvolumina des Arbeitsvolumens weisen dann jeweils weitgehend die Temperatur des Wärmetauschers auf. Wenn das Arbeitsmittel im Betriebszustand in ein Arbeitsvolumen einer Kraftmaschine gemäß Fig.8 einströmt, so vermischt es sich mit kühlerem Arbeitsfluid. Die dabei abgegebene Wärmeenergie gleicht die Irreversibilitäten durch Wärmeleitung, Shuttle- Verluste oder begrenzte Güte der Regeneratoren aus.
Insgesamt ergibt sich daraus eine geringere periodische Änderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids und so insbesondere bei kleinerer Temperaturdifferenz ab 200 °C eine erhebliche Abnahme der umgesetzten mechanischen Energie. Da die Irreversibilitäten (vgl. oben) in weit geringerem Umfang mit dieser Temperaturabnahme kleiner werden, ergibt sich daraus eine erhebliche Wirkungsgradverminderung.
Ebenfalls mit geringerem konstruktivem Aufwand verbunden ist eine Konstruktion auf Basis von Fig.23 oder Fig.21. da auch hier die Wärmetauscher nicht bewegt werden müssen und die Anschlüsse für den Flüssigkeit saustausch des Wärmetauschers kein Problem darstellen.
Wird bei der adiabatischen Expansion in der externen Turbine eine Temperaturänderung des Gases erreicht, die etwa der Temperaturänderung der Flüssigkeit durch die Wärmetauscher entspricht, so erfolgt die Anordnung der Ein- bzw. Auslaßventile wie in Fig.22.
Bei der Kraftmaschine erfolgt der Gasaustritt aus dem Teilvolumen des Arbeitsvolumens mit höchster Temperatur und der Eintritt in das Teilvolumen angrenzend an den Wärmetauscher mit der entsprechenden Temperatur. Ist die Temperaturänderung des Gases bei der adiabatischen Expansion in der externen Turbine bedeutend kleiner als die Temperaturänderung der Flüssigkeit, so wird das Gas durch Ventile in ein (das heißeste) Teilvolumen des Arbeitsvolumens auf und von dort wieder abgegeben.
Allgemein kommt es darauf an, daß eine Vermischung von Gasmengen oder der Kontakt mit Wärmeübergangsflächen bei möglichst kleinen Temperaturdifferenzen erfolgt. Integration von Motor + thermischer Gasverdichter
Die vom Abgas eines Otto- oder Dieselmotor bei einer Abkühlung abgegebene Wärmeenergie kann genutzt werden, um zusätzliche mechanische oder elektrische Energie zu erzeugen oder um den Motor mit gefilterter Frischluft bei höherem Druck aufzuladen und dadurch für einen Turbolader oder Kompressor keine mechanische Energie aufwenden zu müssen, wodurch relativ zu einem Motor ohne diese Aufladung ein besseres Leistungsvolumen und in jedem Fall ein besserer Wirkungsgrad erreicht werden.
Im Vergleich zu einem Motor ohne Aufladung wird ein günstigeres Motor- Leistungsvolumen bei einem verbesserten Wirkungsgrad möglich, da bei einer Aufladung des Motors durch einen Kompressor oder Turbolader die Komprimierung der Luft bei einem ungünstigeren Wirkungsgrad erfolgt. Weitere Synergieeffekte werden dadurch erreicht, daß keine Turbine und kein zusätzlicher Generator zur Umwandlung der Energie der Druckluft in elektrische Energie notwendig ist.
Integration von Gasturbine und thermischer Gasverdichter Weitgehend analog wie vorne beim Verbrennungsmotor können durch die Ausnutzung der vom Abgas einer Gasturbine bei einer Abkühlung abgegebenen Wärmeenergie genutzt werden, um der Gasturbine gefilterte, kühle Frischluft bei höherem Druck zuzuführen. Der Verdichter der dabei verwendeten Gasturbine kann so ausgelegt werden, daß er bei unverändertem Druck in der Brennkammer und bei unverändertem
Gasmengendurchströmung weniger Antriebsenergie benötigt, was direkt zu einer größeren Nutzleistung bei gleichem Brennstoffverbrauch und besserem Wirkungsgrad führt.
Der Wirkungsgrad ist in diesem Fall aufgrund eines Synergieeffektes größer als die Summe aus dem Wirkungsgrad der ursprünglichen Gasturbine und dem Wirkungsgrad des thermischen Kompressors (Gasverdichters), da die vom thermischen Kompressor aufgebrachte Leistung zur Gas-Teil- Verdichtung vom ursprünglichen Verdichter der Gasturbine nur mit ungünstigerem Wirkungsgrad erreicht werden kann, angetrieben durch das Abzweigen von mechanischer Wellenleistung. Evtl. ist auch die Verwendung einer konventionellen Gasturbine möglich. Dann kann eine relative Drucksteigerung in der Gasturbine erwartet werden, welche vom Frischlufteinlaß bis zum Abgasauslaß kontinuierlich abnimmt, wodurch Leistungsdichte und Wirkungsgrad vergrößert werden.
Spezieller Solarabsorber zur Erwärmung von Arbeitsmittel
Aufbau Pήrnζip:
Kombination von: optischer Konzentration durch Parabolrinnenspiegel, transluzenter Isolation und Durchströmung der transluzenten Isolation So können hohe Temperaturen mit geringem Aufwand erreicht werden und die Vorteile des Erfindungsprinzips für die Nutzung der Sonnenenergie voll genutzt λverden.
Dabei werden weitgehend parallel zu einer Ebene, welche die reflektierte Sonnenstrahlung eines Parabolrinnenspiegels in zwei gleich starke Strahlenbündel teilt, und fast anstoßend an eine dazu senkrechte Ebene durch die Brennlinie 250 des Parabolrinnenspiegels, Glasstäbe 251 so angeordnet, daß. nur ein geringer Anteil der in Richtung auf die Brennlinie reflektierten Strahlungsleistung bei idealer Ausrichtung des Parabolrinnenspiegels im Bereich der Stirnfläche bei der Brennlinie dieser Elemente ankommt
Durch die parallel zur Senkrechten auf die Brennlinie verlaufenden Oberflächen der Glasstäbe 251 wird das eingestrahlte Sonnenlicht letztlich gerichtet reflektiert und die Wärmestrahlung eines Schwarzkörpers mit einer Temperatur von 700°K möglichst weitgehend absorbiert. Diese Glasstäbe sind in mehreren Reihen mit nur geringen Schlitzen angeordnet und umschließen zusammen mit spiegelblankem Blech, das dazu parallele Oberflächen aufweist, einen Strömungskanal 252 parallel zur Brennlinie 250, der von einem Strömungkanal 253 parallel zur Brennlinie 250 mit größerem Querschnitt durch zumindest einen Verbindungskanal 254 mit Luft versorgt wird und aus dem die Luft durch die Schlitze zwischen den Glasstäben 251 strömt.
Diese Luft wird wie die konzentrierte Sonnenstrahlung von der Brennlinie weg auf eine Absorberstruktur 255 geleitet, an der die Luft durch die Sonnenenergie beim Durchströmen erwärmt wird. Angrenzend an die Absorberstruktur befindet sich der heißeste Strömungskanal 256, der die Heißluft zu einem Sammelkanal führt.
Die Absorption der solaren Strahlung erfolgt an Oberflächen, die auch gerichtet reflektieren, die Strahlung eines schwarzen Körpers mit der Temperatur 700°K absorbieren und so angeordnet sind, daß die absorbierte Energie pro Fläche möglichst konstant ist, so daß der Wärmeübergang von dieser Oberfläche an das Arbeitsmittel (trotz dessen geringer Wärmeleitfähigkeit oder Wärmekapazität) bei minimalen Exergieverlusten erfolgt. (z.B. glasiertes Schlitzblech)
Die Fläche des Absorbers kann durch eine Erhöhung der Anzahl der mit zunehmender Anzahl immer paralleler ausgerichteten Flächen erhöht werden, wobei die Luft von der Brennlinie her nur eine Fläche zu durchströmen hat um in den heißesten Strömungskanal 253 zu gelangen.
In Einstrahlrichtung vor der Brennlinie ist zumindest ein glasiertes ebenes Schlitzblech 257 angebracht, in dessen Ebene auch die Brennlinie liegt.
Wenn insgesamt pro Zeitintervall in einem bestimmten Abschnitt der Brennlinie eine größere Luftmenge durch die Glasstäbe 251 strömt, als durch die Absorberstruktur 255, so bildet sich im Bereich der Brennlinie eine Luftströmung entgegen der
Strahlrichtung aus, welche durch die Ausbildung eines nichtlinearen Temperaturprofil dafür sorgt, daß ein bestimmte Luftmenge heißer an der Absorberstruktur ankommt, als ohne eine Ausbildung dieses Temperaturprofils. Um eine Tnsellösung der Stromversorgung durch Sonnenenergie z.B. für eine abgelegene Krankenstation in einer Wüstenregion realsieren zu können, ist ein Entropietransformator notwendig, bei dem durch den beschriebenen Kollektor mit Parabolrinnenspiegel Luft erhitzt wird, die einen ebenfalls beschriebenen Warmespeicher erhitzt und an diesen Kreislauf parallel zum Warmespeicher angekoppelt, mindestens zwei parallelgeschaltete Arbeitsvolumina welche je eine Turbine, die einen Generator antreibt mit Druckluft versorgen
Die Kühlung durch Wasser erfolgt über einen großen Wassertank, der als Zwischenspeicher dient, um in der Nacht das Wasser auf niedrigere Temperaturen abkühlen zu können
Dort wo bei Temperaturen über 80 °C Wärmeenergie benotigt wird, wie in der Wascherei, der Grroßkuche oder beim Desinfizieren, wird heiße Luft aus dem Speicher direkt abgekühlt Dadurch tritt durch diese Verbraucher eine geringere Lastspitze im Stromnetz auf
Durch den Nebenanspruch 155 und die folgenden Ansprüche ist ein Sonnenkollektor geschützt, der ein Gas über ein größeres Temperaturintervall erwärmt
Ein in Fig 26 charakterisiertes Ausführungsbeispiel weist zwischen einer transparenten Abdeckung 260 und einer parallel angeordneten isolierten Ruckwand 261 zwischen drei dazu parallel verlaufenden Räumen mit Stromungskanalen 262, 263, 264 für das Gas zwei Lagen transluzenter Isolation 265, 266 auf Die Stromungskanale verlaufen in einem Winkel von 45° zu den parallel verlaufenden Sammelkanalen 267,268,269
Stromungskanale, die nur durch eine Lage transluzenter Isolation voneinander getrennt sind (262 und 263)(263 und 264), kreuzen sich Jedem Stromungskanal 262,264, der an die transluzente Abdeckung und die isolierte Ruckwand angrenzt, wird von einem Sammelkanal durch ein temperaturabhangig gesteuertes Ventil 270 oder 271 das aus der transluzenten Isolation stromende Gas entnommen, wobei an der transparenten Abdeckung 260 die Differenztemperatur zur Außenluft entscheidend ist und an der isolierten Ruckwand 261 die absolute Temperatur In jeden dazwischen angeordneten Stromungskanal 263 wird durch einen Ventilator 272 aus dem entsprechenden Sammelkanal 268 Gas eingeblasen Diese Ventilatoren 272 sind alle auf einer Welle 273 angeordnet und so dimensioniert, daß in jeden Stromungskanal 263 ein Gasmengenstrom einströmt, der jeweils weitgehend proportional zur auf die Flache des entsprechenden Stromungskanals eingestrahlten Strahlungsleistung ist
Die transluzenten Isolationen 265, 266 bestehen aus wahlweise unbeschichteter oder beschichteter, die Infrarotstrahlung eines Schwarzkorpers mit der Temperatur 700°K möglichst weitgehend absorbierender und das Sonnenlicht möglichst gerichtet reflektierender Metallfolie oder dünnem Blech mit entsprechender Oberflache und Schlitzen 274 parallel zur transparenten Abdeckung
Durch eine abwechselnde Anordnung von ebenen und gewellten Schichten (vgl Wellkarton), wobei durch jeden Punkt des Metalls eine Linie gelegt werden kann, die möglichst überall im Material verlauft oder zumindest davon nicht weit entfernt ist und zu einer Hauptrichtung parallel ist, kann eine Struktur erreicht werden, die zumindest bei geeigneter Ausrichtung die direkte Sonnenstrahlung ohne bedeutende Verluste durch Absorption oder Streuung durchlaßt
Die kleineste von Metall weitgehend umrandete Flache senkrecht zur Hauptrichtung in der transluzenten Isolation weist eine Große im Bereich von 0,25 cm2 bis 2 cm2 auf T Bereich der isolierten Ruckwand ist an die transluzente Tsolation angrenzend wahlweise ein optisch selektiv beschichtetes oder geschwärztes Metallgewebe 275 angeordnet, wodurch eine Vergrößerung des Stromungswiderstandes erreicht wird Ziel dieser Stromungsregulierung ist es, durch eine maximale Flache in den tranluzenten Isolationen einen möglichst konstanten Stromungsfluß zu erreichen Dabei wird die Transparenz des Gases genutzt, wenn die transluzente Isolation durchströmt wird Aufgrund dem Zusammenwirken von Durchstromung, Warmeleitung und Absorption der Strahlungsenergie bildet sich ein nichtlineares Temperaturprofil aus, das auf der Seite der durchströmten Tsolation im Bereich einer Ebene flacher verläuft, von der die Strömung in die Isolation eintritt
Dadurch wird durch diese Ebene ein geringerer Energiefluß durch Warmeleitung übertragen
Die gesamte Anordnung muß dem Sonnenstand so nachgeführt werden, daß die
Einstrahlungsrichtung der Hauptrichtung des Kollektors entspricht Insgesamt kann durch diesen Kollektortyp. insbesondere wenn mehrere in Reihe geschaltet werden, eine für Flachkollektoren sehr hohe Endtemperatur erreicht werden
Eine Reihenschaltung mit den vorne berschriebenen Kollektoren die auch eine optische Konzentration aufweisen ist sehr effektiv, da jeder Kollektor optimal entsprechend seinen Möglichkeiten eingesetzt wird
Druckänderung und mechanische Energie
Durch einen Zylinder, der mit vertikaler Achse und nach unten gerichteter Öffnung in einen Behalter mit Flüssigkeit eintaucht, kann z B eine Tiefenpumpe zur
Wasserforderung direkt angetrieben werden, wenn in den periodisch vertikal bewegten
Zylinder an seiner tiefsten Lage Gas einströmt und in seiner höchsten Lage wieder durch gesteuerte Ventile ausströmt
Die Ventilsteuerung wird wie bei einer historischen Dampfmaschine geregelt Der Unterschied des hydrostatischen Druckes entspricht etwa der Druckanderung des
Gases bei der Entspannung durch dieses Teilsystem
Ohne Ventile kommt ein Teilsystem aus, das wie ein historisches Wasserrad bei
Vertauschung von Flüssigkeit und Gas, sowie oben und unten funktioniert und aufgebaut ist Dabei wird eine Vorrichtung wie ein historisches Wasserrad weitgehend unterhalb der
Flussigkeitsoberflache eines Gesamtbehalters bewegt
Aufgrund der geringeren Viskosität des Gases gegenüber der Flüssigkeit, muß hier eine verstärkte Aufmerksamkeit auf Abdichtung gelegt werden
Dies wird dadurch unproblematisch gelost, daß das Gas in einen Behalter ein und ausströmt, dessen Öffnung und Symmetrieachse in tangentialer Richtung und senkrecht zur W7ellenachse orientiert sind
Durch die Rotation wird der Behalter so bewegt, daß es wahrend den überwiegenden
Zeitperioden nur an die Behalterwand angrenzende Flussigkeitsoberflachen außer der
Flussigkeitsoberflache des Gesamtbehalters gibt Gas wird von der Seite durch die seitliche senkrecht zur Wellenachse um das Rad angebrachte, dagegen gleitend gedichtete Abdeckung möglichst weit oben in einen
Behalter in möglichst tiefer Lage zugeführt oder entnommen Der andere periodische Austausch von Gas erfolgt, wenn der Behalter beim Auftauchen über die Flussigkeitsoberflache geflutet wird, bzw leerlauft Diese Anordnung kann auch zur Gasverdichtung verwendet werden, wenn die Achse in umgekehrter Richtung wie bei der Verwendung als Antrieb angetrieben ist
Um bei atmosphärischen Druckverhaltnissen großen Leistungen über einige 100kW zu erreichen, muß die Flache der durchströmten Regeneratoren 274 - 277 entsprechend vergrößert werden. Um eine kompakte Gehauseform 278 zu erreichen werden die unbewegten Regeneratoren 274 - 277 entlang von Parallelen 278 mehrfach in weitgehend konstantem Abstand gefaltet und umschließen zumindest ein periodisch parallel dazu bewegtes, scheibenförmiges Verdrangerelement 279 bis in den Bereich der zu den Faltkanten parallelen Mittelachse des Verdrangerelements beidseitig. Die andere Hälfte des Verdrangerelementes wird vom angrenzenden Regenerator entsprechend umschlossen.
Bei einem runden Aufbau liegen die Faltkanten des Regenerators entsprechend auf konzentrischen Kreisen Zumindest einer der Regeneratoren ist wahlweise mit einem in Hubπchtung bewegbaren Hydraulik- oder Pneumatikkolben oder Membranbalg verbunden der durch Flüssigkeit bzw. Gas aus dem Raum um die vom entsprechenden Arbeitsraum entfernten Flussigkeitsoberflache der angekoppelten schwingenden Flussigkeitssaule über Steuerventile be bzw. entfullt wird.
Um auch speziellere Bewegungen, wie sie z.B. für einen direkten Antrieb der im Folgenden mit Flüssigkeit im Arbeitsraum und bewegten Regeneratoren beschriebenen zweiteiligen Verdrangerstruktur notwendig ist, realisieren zu können, wird die Bewegung wahlweise durch eine Stange oder ein gespanntes Zugelement (wie Seil oder Kette) über eine bewegliche Verbindung von einem endenlosen Zugelement, wie geschlossene Kette oder Zahnriemen, abgegriffen, welches kraftschlussig über mehrere, sich mit relatπ gleichmaßiger Winkelgeschwindigkeit drehende Rader so gespannt ist. daß der Winkel zwischen den beiden Elementen in Zeitperioden des Betriebszustandes, in denen das angetriebene Element im Arbeitsraum (Regenerator, Verdranger) nur geringfügig bewegt werden soll etwa 90° betragt und um so kleiner wird, je schneller die Bewegung des angetriebenen Elements im Arbeitsraum erfolgen soll.
Ein Rohrleitungssystem mit Unterdruck wie der Kessel über einen Erhitzer wird an das Einlaßventil einer erfindungsgemaßen Wärmekraftmaschine angekoppelt. Diese Anlage wird als Staubsauger eingesetzt.
Der Aufwand für das Geh use 280 um den Arbeitsraum kann entscheidend reduziert werden, wenn gekrümmte Formen angewendet werden.
Die bewegten Regeneratoren 281 - 284, aufgebaut in Form eines Kegelmantels, besitzen gute Formstabilitat, sind mit vertretbarem Aufwand herzustellen und können ausschließlich im Bereich der Kegelspitzen angetrieben werden.
Zur Abdichtung wird jeder Regenerator mit einem Blechzylinder-Mantel 285 oder einem vergleichbaren Mantel eines spitzen Kegelstumpfes verbunden, welcher am unteren Ende kontinuierlich in eine Flüssigkeit 286 eintauchet und so eine Umstromung des Regenerators bei Hubbewegungen Parallel zur Zylinderachse des Blechmantels verhindert
Kegelstumpfe, welche nach oben enger werden, sind als Form für das in die Flüssigkeit eintauchende Dichtungselement 285 und das seitliche Gehäuse 280 gunstig und unproblematisch, da aufgrund der Temperaturzunahme eine Ausdehnung des oberen Bereiches erfolgt.
Der Kegel-Stumpf-Winkel muß relativ spitz sein, damit sich der Spalt zwischen zwei Dichtelementen 285 nicht zu sehr vergrößert, wenn sie auseinanderbewegt werden, da in diesem Spalt durch den Wärmeübergang irreversible Prozesse ablaufen. Zum Antrieb und zur Fuhrung der Regeneratoren und Dichtungszylinder dienen konzentrische Rohre 286, welche auf einem unbewegten Rohr 287 auf der gemeinsamen Achse der Zylinder gefuhrt werden und mit den Regeneratoren 281 - 285 im Bereich der Kegelspitzen Λ erbunden sind. Die Rohre 286 werden in diesem Bereich in axialer Richtung mindestens mit einem Schlitz versehen, durch den die Verbindung der innenliegenden Rohre mit den entsprechenden Regeneratoren 281 - 284 erfolgt
Die Rohre 287 ragen nach oben entscheidend über den obersten Regenerator 281 in eine spezielle Ausbuchtung 288 des vom Gehäuse umschlossenen Arbeitsraum hinein und werden dort auf einem unbewegten Rohr 287 gleitend gefuhrt. Unterhalb der Flussigkeitsoberflache 288 sind die Zylinder 285 ebenfalls jeweils mit einem der auch in diesem Bereich gleitend geführten Rohre 286 verbunden. Der Raum zwischen der Flussigkeitsoberflache 288 und dem untersten Regenerator 284 an seiner untersten Position im Betriebszustand wird weitgehend ausgefüllt durch eine mindestens zweigeteilte Verdrangerstruktur 289 , welche bei einer Autwartsbewegung ausemanderbeweet wird und an den schrae zur Beweeunesπchtune verlaufenden Trennflachen Stromungskanale für das Arbeitsgas freigiebt.
Diese Verdrangerstruktur 289 wird ebenfalls im Bereich der Zylinderachse gefuhrt und entweder über einen separaten Antrieb bewegt oder durch Fedem zwischen Regenerator 284 und einzelnen Verdrangerelementen und einem gefederten Anschlag für den Stop an der Flussigkeitsgrenzflache 288.
Wenn dieser Verdanger 289 wahlweise als Alternative in einteiliger Form mit dem untersten Regenerator 284 fest verbunden ist. so müssen zwei Teile weniger bewegt werden.
Dafür wird der Totraum wegen den notwendigen permanent vorhandenen Luftkanalen durch den Verdranger 289 bzw. an dessen Oberflache großer.
Der Wärmetauscher 290 wird wahlweise direkt unter dem untersten Regenerator 284 befestigt und mit einem Warmetauschermedium durchströmt, oder er wird mit dem untersten Regenerator 284 am Zylinder 285 und/oder dem entsprechenden Rohr 286 befestigt und taucht in der untersten Stellung in die Flüssigkeit 286 ein. wobei die Wärmeenergie ausgetauscht wird, die bei kontinuierlichem Betrieb ausgeglichen wird durch einen stationären Wärmetauscher, der z.B. mit der Warmwasseraufbereitune des Gebäude« i erbunden ist
Durch zumindest ein Ventil 291 im Gehäuse oberhalb dem obersten Regenerator 281 wird periodisch Arbeitsgas ausgetauscht. Dieser Austausch wird ausgeglichen durch den Austausch von Arbeitsgas. der aus dem Teilraum oberhalb dem untersten Regenerator 284 durch zumindest ein daran direkt an einem Ende befestigten durchstoßenden Rohr in Hubπchtung erfolgt, das immer in die Flüssigkeit 286 eintaucht.
Konzentrisch in dieser Rohre ist mit dem Gehäuse dichtend verbunden eine Rohre 293 angeordnet, welche über den Flussigkeitsspiegel 288 hinaus ragt und aus welcher durch zumindest ein Ventil 294 der Gasaustausch erfolgt Bei einer zu schnellen Bewegung oder einer Verstopfung des unteren Regenerators kann Flüssigkeit in diese Rohre einfließen.
Muß dies aufgrund einer störender oder tauschen Dampfentwicklung vermieden werden, so wird zumindest ein weiteres Rohr dann angeordnet, dessen Oberkante noch weiter über den Flussigkeitsspiegel hinausgeht.
Der Zwischenraum wird durch ein separates Ventil, das zusammen mit dem Gasventil gesteuert wird, mit einem Raum verbunden, der auch mit dem Raum verbunden ist, mit dem der Arbeitsraum durch das angrenzende Rohr Gas austauscht. Je nach Ausbildung dieser Ventile kann es wahlweise als Alternative einfacher sein, den Wasserspiegel über eine zusätzliche entsprechende Rohranordnung vgl. 295 zu kontrollieren, bei der das Rohr für den Gasaustausch entfallt.
Diesem Rohr vgl 295 wird auch Wasser über ein weiteres, als Überlauf eingesetztes Rohr vgl 296 zugeführt, das in Hubπchtung weitgehend innerhalb der Flüssigkeit mit einer Öffnung auf der Hohe des weitgehend unbewegten Flussigkeitsspiegels angeordnet wird, ohne einen Regnerator zu durchstoßen.
Damit der unterste Regenerator durch diese Rohranordnung nicht umströmt werden kann, wird eine poröse Struktur -vgl 297 in den unteren Bereich des Liberlaufes vgl 296 ohne Möglichkeit einer Umstromung integπert. An mehreren Regeneratoren 281 - 284 oder damit starr verbundenen Elementen sind
Zwischen-Hebel beweglich befestigt, welche jeweils am anderen Ende beweglich mit verschiedenen Stellen zumindest eines weiteren Haupt-Hebels verbunden sind, der beweglich wahlweise direkt oder über einen Hebel mit dem Gehäuse verbunden ist. Der oberste Regenerator 281 greift direkt oder indirekt am Haupthebel an einer Stelle beweglich an, die am nächsten zu der Stelle angeordnet ist, an der die direkte oder indirekte bewegliche Verbindung mit dem Geh use erfolgt.
Die Spiegelsymmetπe dieser Hebelandordnung zu einer Ebene, in der auch die Hubπchtung liegt bewirkt, daß auf die Regeneratorstruktur keine Seitenkrafte übertragen werden, insbesondere wenn die Hebelanordnung unter den Flachenschwerpunkten erfolgt.
Einer der untersten Regeneratoren ist über Pleuel 298 mit zwei angetriebenen Kurbelwellen 299 beweglich \ erbunden, welche spiegel-symmetrisch zu einer Ebene in der das unbewegte Fuhrungselement 287 in Hubπchtung liegt, angeordnet und bewegt werden.
So werden auf die Regeneratoranordnung 281 - 285 geringere Seitenkrafte relativ zur Hubπchtung übertragen, welche durch die Fuhrungen 300 abgefangen werden mußten und zu zus tzlichem Verschleiß fuhren, insbesondere, wenn die Pleuel 298 unter dem Flachenschwerpunkt der Regeneratoren 281 - 284 verlaufen Auf der Kurbelwelle 299 auf gegenüber dem Pleuellager sind Massen angebracht, welche durch ihre Gewichtskraft das Gewicht der Regenerator-Anordnung zumindest teilweise kompensieren.
Wahlweise als Alternative für das Antπebssystem der Regeneratoren werden mehrere Regeneratoren zumindes mit ιe einem der Pleuel beweelich verbunden, die mit den anderen Enden auf Achsen zumindest einer Kurbelwelle gelagert sind, welche alle von einer Linie durch die dazu parallele Drehachse der Kurbelwelle geschnitten werden können, wobei das Lager für ein Pleuel des untersten Regenerators am weitesten von der Dreh-Achse der Kurbelwelle entfernt ist und das Lager des obersten Regenerator am nächsten Wie bei einem vergleichbar eingesetzten Stirlingmotor wird zumindest ein Regenerator mit einer Phasenverschiebung von einem Viertel (25° o) einer Periodendauer relativ zur Volumenanderung angetπeben.
In der Zeitpenode mit dem niedπgsten Druck im Arbeitsraum (Arbeitsraum = Arbeitsvolumen) mit peπodisch verändertem Volumen erfolgt bei einem Betrieb als Kraftmaschine die penodische Aufnahme und bei einem Betneb als W rmepumpe bzw. Kältemaschine die penodische Abgabe von Arbeitsfluid durch ein Ventil 291. das im Arbeitsraum an einen Teilraum 301 mit konstantem Volumen angrenzt, welcher von zwei Regeneratoren 302 - 303 vollständig umschlossen ist. wobei einer dieser Regeneratoren 302 relativ direkt an das Gehäuse angrenzt.
Wahlweise als Alternative zum oben beschπebenen Antrieb ist zumindest ein Fuhrungselement in Hubπchtung 287 zumindest teilweise als Gewindestange oder Kugelumlaufspindel ausgebildet und durch ein dann eingreifendes Element wird zumindest ein damit verbundener Regenerator durch Drehen der Gewindestange bzw. Kubelumlspmdel in Hubnchtung bewegt.
Wahlweise als speziellere Alternative weist die Gewindestange bzw Kugelumlaufspindel Bereiche mit unterschiedlichen Ganghohen auf in welche die λ erbmdungselemente der unterschiedlich schnell bewerten Regeneratoren eingreifen, so daß sie bei einer Drehung der Gewindestanee bzw. Kueelumlaufspindel mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Hubπchtung bewegt werden, so kann die Anzahl der beweglichen Teile erheblich reduziert werden
So kann eine erfindungsgemaße W rmekraftmaschine mit nur fünf bewegten Teilen und den notwendigen Ventilen aufgebaut werden. Bei diesen Alternativen wird wahlweise durch die Verwendung einer Kubelumlaufspindel und dort eingreifende Verbindungselemente mit je einer geschlossene, sich kreuzenden Gewindebahn werden die Regeneratoren bei Drehung der Kugelumlaufspindel mit konstanter Geschwindigkeit m Hubrichtung penodisch auf- und abbewegt oder zumindest eine Gewindestange bzw Kugelumlaufspindel wird peπodisch mit unterschiedlicher Richtung gedreht wahlweise durch ein mechanisches Steuersystem oder direkt durch einen entsprechend gesteuerten Motor Dabei greift für einen mit handelsüblichen Teilen realisierbaren Aufbau der unterste Regenerator in eine Kugelumlaufspindel mit geschlossener Bahn und zumindest ein Teil der anderen Regeneratoren in eher gewöhnliche Gewindebahnen, deren Bahnen nicht geschlossen sind.
Dadurch ist ein Aufschlagen des untersten Regenerators auf der Flussigkeitsoberflache ausgeschlossen.
Das Fuhrungsrohr wird in der Mitte von Arbeitsgas aus dem kühlsten Teilraum penodisch oder kontinuierlich durchströmt. Mit dem Rohr mit Gewinde bzw. Kueelumlaufsoindel ist ein Radial-Ventilator verbunden und das Rohr in diesem Bereich seitlich ebenso v le im kühlsten Teilraum auf der anderen Seite der Rohrmitte geöffnet.
Eine separate Rohrleitung für Λrbeitsgas fuhrt vom an die eine Öffnung des Fuhrungsrohres angrenzenden Raum zum Raum, der an die andere Öffnung im Bereich der Flussigkeitsoberflache angrenzt.
Es wurde bereits aufgezeigt, daß eine penodische Kompression durch periodische Volumenanderung des Arbeitsraumes den Energieumsatz erhöht.
Dies wird am effektivsten dadurch erreicht, daß an den kaitesten Bereich im Arbeitsraum ein Rohr 304 mit einer im Betπebszustand schwingenden Wassersaule 305 angekoppelt wird. Dazu wird ein Rohr 306 in Hubnchrung mit einer Öffnung über der Flussigkeitsoberflache 288 aus dem Geh use 280 gefuhrt.
Bei einer Anlage mit einem einzekieti Arbeitsraum wird das andere Ende des angekoppelten Rohres 304 der penodisch in Resonanz schwingenden Flussigkeitssaule 305 mit einem Druckgefaß 306 verbunden.
Es erfolgt wahlweise eine Verbindung 307 der beiden an die Enden der Flussigkeitssaule 305 anschließenden Räume 308, 309 auf der Hohe der angestrebten mittleren Flussigkeitsoberflache 310 mit einem Reduzierventil 311. so daß für den Druckausgleich nur eine vernachlassigbare Menge Flüssigkeit penodisch durchströmen kann, aber eine erhebliche Gasmenge oder es wird dem Druckgefaß pro Peπode ein geringfügiger Anteil des Arbeitsgases durch ein Rohrsystem mit Ruckschlagventil aus dem Arbeitsraum zugeführt und eine weitere Rohrleitung mit Rückschlagventil am Druckgefaß angeschlossen auf der angestrebten mittleren Hohe der Flussigkeitsoberflache. welche in den Raum fuhrt, der an das andere Ende der Flussigkeitssaule angrenzt, wodurch nur eine vernachlassigbare Menge Flüssigkeit periodisch strömt, aber ein erheblicher Gasstrom. Dadurch wird die Gasmenge im Druckgefaß stabilisiert.
An der Verbindung vom Arbeitsraum zum Rohr mit der schwingenden Flussigkeitssaule ist ein Ventil 312 angebracht, das einen Anschlag in Stromungsπchtung zum Arbeitsraum aufweist, gegen den die λ entilplatte 313 dichtend gedruckt wird, sobald die Flussigkeitssaule sich zu weit Richtung Arbeitsraum bewegt hat.
Wenn dieses Ventil geschlossen wird, so kann der sich davor aufbauende Überdruck durch ein aus diesem Raum 308 führendes entsprechend am Rohrsystem der schwingenden W ssers ule angeschlossenem Überdruckventil und ein spezielles Rohr (in den Druckbehalter) ans andere Ende 309 der schwingenden Flussigkeitssaule 305 gelangen.
Ein weiteres Lτberdruckventιl 315, angekoppelt an den selben Raum 308, fuhrt anstatt zum Druckgefaß 309 zu einem externen Behalter 316. Der Flussigkeitehtand in diesem Behalter wird auf möglichst hohen Niveau konstant gehalten.
Er ist mit einem weiteren Rückschlagventil mit einem Ende des Rohrsystems um die schwingende Wassersaule verbunden, durch welches eine geringe Menge der Flüssigkeit in bestimmten Zeitpenoden wieder zurückströmen kann. Am untersten penodisch bewegten Regenerator ist ein in Hubnchtung verlaufendes
Rohr 295a befestigt, in das Gas aus dem darüber angrenzenden Teilraum ungehindert ein- und ausströmen kann und dessen unterstes Ende immer in die Flüssigkeit eintaucht.
Konzentrisch in diesem Rohr 295a, dichtend verbunden mit dem Geh use ist ein Rohr
295b angeordnet, dessen Oberkante der Hohe der maximalen, am Dichtungszylinder 285 des Regenerators anstehenden Flussigkeitsoberflache 288 entspncht und das in einem Bereich im Arbeitsraum oberhalb des Sicherheitsventils 313 am Zugang zur schwingenden Wassersaule 305 fuhrt, aus dem die evtl. überströmende Flüssigkeit zur
Flüssigkeit der schwingenden Flussigkeitssaule 305 gelangt.
Ein Rohr 299, dessen Oberkante im untersten Teilraum auf der Hohe der angestrebten Flussigkeitsoberflache 288 im Arbeitsraum endet, wird möglichst weit unten mit dem vorher beschriebenen Rohr 295 verbunden, das zur schwingenden Flussigkeitssaule 305 fuhrt.
Wenn der Flussigkeitsspiegel im Arbeitsraum 288 hoher ist, als der Anschluß des damit verbundenen Rohrendes an der schwindenden Flussigkeitssaule beim Ventil 313, so wird vor der Einmündung in das vorher beschnebene Rohrsystem eine poröse Struktur 297 integnert, die nicht umströmt werden kann.
Durch ein Ventil wird dem Arbeitsraum bei jedem Start der Maschine eine bestimmte Mange (z.B. 31) Flüssigkeit zugeführt. Der Rest des Managements der verschiedenen Flussigketismengen in der Maschine erfolgt mit der oben beschπebenen Konstruktion und den funktionellen Zusammenhangen automatisch.
Das Druckgefaß kann wahlweise durch einen weiteren Arbeitsraum ersetzt werden, in dem der thermodynamische Kreisprozeß bei identischer Peπodendauer um eine halbe Penodendauer versetzt ablauft
Bei der Konstruktion des Sonnenkollektors werden die Prinzipien optische
Konzentration und transluzente Wärmedämmung kombiniert. Dadurch müssen durch die Spiegel keine hohen Konzentrationsfaktoren (>100) erreicht werden.
Um einen kostengünstigen Aufbau des Kollektors zu erreichen, ist es aufgrund der nur eindimensionalen Krümmung gunstig Spiegel-Rinnen 317 zu verwenden.
Flandwerklich realisiert wird ein Rinnen-Spiegel 317 mit großer Flexibilität bzgl. Maßen und Gestaltung ohne aufwendige Fertigungsstruktur aus handelsüblichem Matenal wie z.B. aus Holz und Blech
Dazu wird aus einem Plattenmatenal 318 wie Speπholz das Profil 319 der Rinne z.B. mit einer Stichsage herausgearbeitet.
Zumindest zwei dieser Platten werden weitgehend parallel so verbunden, daß beide Profilkanten im Idealfall an jeder beliebigen Stelle von einer auf den Platten 318 senkrecht stehenden Linie berührt werden.
Auf den Profilkanten 319 wird wahlweise ein flexibles flachiges Material 320 wie Blech oder dünnes (5mm) Speπholz befestigt.
Das Blech kann selbst eine spiegelnde Oberflache aufweisen. Auf Sperrholz muß verspiegelte Folie oder ein dunner Glasspiegel aufgebracht werden.
Mehrere dieser Spiegel-Rinnen Elemente 317 werden so angeordnet, daß vorallem im
Frühjahr und Herbst um 12 Uhr Mittags die jeweils von den einzelnen Spiegel-Rinnen -
Elementen 317 reflektierte solare Strahlung auf einer möglichst kleinen Flache 321 absorbiert werden kann. Dieser Aufbau des konzentrierenden Spiegels kann bautechnisch und architektonisch gut auf ein Hausdach integnert werden:
Der optische Konzentrationsfaktor ist auch noch gut genug, wenn nur der Absorber
322 nachgefiihrt wird und der Spiegel fest mit dem Hausdach verbunden ist.
Die Kanten der Spiegelsegmente 323 betonen die Vertikale, so daß der Spiegel als Dach emotional leichter akzeptiert wird.
Zwischen zwei Spiegelelemente wird eine Rinne 324 angeordnet, in der Wasser ablaufen kann.
Das Spiegelsystem bildet so die oberste Dachhaut.
Wahlweise als Alternative für ein massiv aufgebautes Haus ist die Realisierung dieser Struktur durch eine entsprechend geformte Betonπnne gunstig.
Die beschnebene Struktur wirkt sich auch hier gunstig aus, da keine horizontal verlaufenden Rinnen ausgebildet werden, in denen sich Wasser oder nasser Schnee ansammeln kann, was zum Eindringen Wasser. Frostschaden und Undichtigkeit fuhren kann Wahlweise als Alternative wird die Spiegelstruktur um eine Achse bewegt. ww yy im PCT/DE98/02827
So ist es vorteilhaft, wenn eine dazu senkrechte Flache den Spiegel in einer weitgehend parabelformigen Linie durchstoßt und der Absorber 322 so nachgefühlt und so gedreht wird, daß seine Haupt- oder Symmetrieachse 325 der Hauptπchtung 326 der absorbierten Strahlung entspncht. Der Absorber 322 befindet sich dabei immer in der Symmetπeebene der Parabolnnnen- Spiegel 317, wodurch ein gutes Konzentrationsverhaltnis erreicht wird. Der Kernbereich des Absorbers 322 besteht aus einer ebenen transluzenten Wärmedämmung (=TWD) 327, welche zusammen mit einem isolierten Behalter 328 einen Innenraum 329 umschließt, aus dem das aufgeladene Warmetragermedium (z.B. die erhitzte Luft) durch ein Rohrleitungssystem 330 entnommen wird.
Der Absorber wird in einem größeren Abstand in der Größenordnung der Ausdehnung der TWD von der TWD angeordnet, wobei die Seitenwande verspiegelt sind, so daß eine gleichmäßigere Strahlungsddichte am Absorber auftritt. Der isolierte Behalter 328 mit spiegelnder Innenwand bildet die Ruckwand eines vorgeschalteten Sonnenkollektors 331. welcher dem Warmetragermedium Energie zufuhrt, beΛor es die TWD 327 durchströmen kann.
Dieser Kollektor 331 wird durch einen weiteren, mit dem Absorber 322 verbundenen Spiegel 332 mit solarer Strahlungsenergie versorgt welche die TWD 327 knapp verfehlt hat Auch bei diesem Kollektor 331 wird der Absorber 333 in Strahlnchtung vom Warmetra <e__^ermedium durchströmt, welches der < g— 'esamten Absorberstruktur vom
Rohrleitungssystem 334 über zumindest eine bewegliche Verbindung zugeführt wird. Die Absorberstrukturen 322 mehrerer parallel ausgerichteter Spiegel mit identischen Brennweiten werden an ein mitbewegtes Rohrleitungssystem 334 relativ direkt angebunden.
Ein \bsorber ist beweglich über drei Zahnstangen mit drei Fixpunkten verbunden und der Abstand kann jeweils durch eine Verschiebung in Stangenrichtung gesteuert mit Motorkraft geändert werden. Zumindest ein Absorber 322 ist mit einer Zahnstange in Stangenπchtung gesteuert mit Motorkraft verschiebbar verbunden welche beweglich über zwei weitere Zahnstangen mit je zwei Fixpunkten verbunden sind und der Abstand jeweils in Stangenπchtung gesteuert mit Motorkraft ver ndert werden kann.
Zumindest ein Absorber ist beweglich mit einem anderen Absorber verbunden und wird nur mit zwei Zahnstangen bewegt. Mit dem Verbindungsrohr 334 des Warmetragermediums wird auch die Onentierung der daran befestigten Absorber 322 bzgl. der Rohrachse festgelegt. Die Drehung eines Absorbers um eine Drehachse senkrecht zur honzontalen Ost- West- Achse und zur Symmetrieachse des Absorbers in Hauptstrahlrichtung erfolgt durch die parallele Kopplung durch Seile mit einer Zahnstange, welche um 12 Uhr Mittags möglichst nahe an einer vertikalen Ebene in Nord-Sud-Richtung verlauft wobei die Drehpunkte 336 der Seile auf einer Ebene durch die Drehachse 337 des Absorbers 322 bzw. die Drehachse der Befestigung der Zahnstange an der Absorberstruktur angeordnet sind und auf beiden Seiten dieser Drehachsen 337,... liegen und bei einer Projektion in eine zur Drehachse 337 des Absorbers 322 senkrechten Ebene auch mit der Verbindungslinie durch die Drehachsen 337.... zumindest annähernd Parallelogramme bilden, deren Winkel im Idealfall um 12:00 Mittags 90° betragen. Wahlweise als Alternative zur eben beschnebenen Seilstruktur erfolgt die Drehung eines Absorbers 322 um eine Drehachse senkrecht zur honzontalen Ost West Achse und zur Symmetrieachse des Absorbers in Hauptstrahlnchtung durch die parallele Kopplung durch Stangen mit einer Zahnstange, welche um 12 Uhr Mittags möglichst nahe an einer vertikalen Ebene in Nord-Sud-Richtung verlauft, wobei die Drehpunkte der Stangen auf einer Ebene durch die Drehachse des Absorbers bzw. die Drehachse der Befestigung der Zahnstange an der Absorberstruktur angeordnet sind und bei einer Projektion in eine zur Drehachse des Absorbers senkrechten Ebene zumindest annähernd mit einer Linie durch die Drehachsen ein Parallelogramm bilden, dessen Winkel im Idealfall um 12:00 Mittags 90° betragen.
Die Zahnstange wird ausgebildet durch einen Tr ger, auf dem eine Kette befestigt ist in die ein Kettenrad eingreift, das über ein selbsthemmendes Getriebe mit einem Motor angetrieben wird. Das Kettenrad wird auf der Kette gefuhrt durch zumindest eine Rolle, die von der anderen Seite gegen den Trager gedruckt wird.
Eine Zahnstange kann soweit senkrecht gestellt und bis in Bodennahe verlängert werden, daß durch Bewegung des eingreifenden Antriebes die A.bsorberstruktur entlang dieser Zahnstange bis in Bodennahe abgesenkt werden kann. Der Drehpunkt für die bsorberstruktur mit Gasfuhrungskanalen 322 ist in Strahlnchtung weiter vom großfl chigen Hauptspiegel 319 entfernt als der Drehpunkt für den kleineren, zusätzlich darum angeordneten Spiegel 332
Dadurch kann bei schrägem Einfall der optische Fehler besser ausgeglichen werden, um einen höheren Kollektorwirkungsgrad zu eπeichen Die transluzente Wärmedämmung 327 besteht aus einer in Strahlungsrichtung angeordneten flächigen Tragerstruktur wie z.B. aus mehreren Schlitzblechen mit senkrecht zur Strahlungsrichtung angeordneten Schlitzen, welche mit einer transparenten und/ oder vorallem in Strahlungsrichtung reflektierenden Struktur aus Glasfasern in Strahlungsπchtung, umgeben ist Wahlweise zusätzlich oder als Ersatz zu den Glasfasern werden Glasrohrchen oder Stabe in Strahlrichtung angeordnet. Der Kollektor 16 wird vollständig von Glas 23 abgedeckt
Die TWD 327 wird nur soweit von Glas 337 bedeckt wie es zur Fuhrung des Warmetransportmediums Luft in einer ausreichend zur TWD 327 parallelen Strömung notwendig ist.
Dadurch wird diese TWD 327 unempfindlich gegen Verschmutzung des Rohrleitungssystems und es erfolgt keine Reflexion bei der Transmission der Strahlung Die Strömungen der Luft wird insbesondere bei abgeschwächter solarer Einstrahlung so gesteuert, daß aus dem Kollektor 331 mehr Luft vor die TWD 327 geblasen wird, als durch die TWD 327 abgesaugt wird. Zusätzlich zur so erreichten Abschirmung der TWD durch den Aufbau eines Heißgaspolsters wird dadurch die Verschmutzung der TWD durch ungefilterte Außenluft verringert.
Aufgrund der Nachfuhrung wird die solare Strahlungsenergie durch die Spiegelstruktur vorallem auf die transluzente Wärmedämmung TWD 327 des Absorbers konzentriert. Die solare Strahlung wird zumindest den vorderen Teil der TWD 327 überwiegend ohne Absorption durchdringen und anschließend in der Absorberstruktur absorbiert werden. Die W rmeenergie kann vom Absorptionsbereich nur nach der Überwindung entscheidender Hürden durch die TWD 327 entgegen der Strahlnchtung entweichen, da die Temperaturstrahlung des Absorbers bzw. jeder emittierenden Flache nur von Flachen weitgehend absorbiert wird, welche einen relativ geringen Temperaturunterschied aufweisen und zudem die Konvektion unterdruckt wird durch die großen, den relevanten Konvektionsraum unterteilenden Flachen der TWD 327. Ein erheblicher Teil der Wärmeenergie, welcher durch die angeführten Prozesse in weniger heiße Bereiche der TWD 11 übertragen wurde, wird dort vom Strom des Warmetragermediums (z.B. Luftstrom) in Strahlnchtung aufgenommen. Dadurch ergibt sich ein gekrümmter Temperaturverlauf, dessen Steigung mit zunehmender Temperatur entscheidend zunimmt. Da die Steigung auf der kuhleren Seite der TWD 11 mit zunehmender Stromstarke des Warmetragermediums durch die TWD 327 bei konstantem Temperaturunterschied an den Oberflachen der TWD kleiner wird, verringert sich der Verlustwarmestrom durch die kuhlere Oberflache der TWD. Der Absorber ist in Bereiche unterteilt, deren Durchstromung temperaturabhangig gesteuert wird, um in der Ausgangssammelleitung 330 eine Durchmischung von Warmetragermedium mit großen Temperaturdifferenzen zu vermeiden. Der durchstrombare Querschnitt soll dabei in diesem Bereich konstant bleiben. Dies wird erreicht indem Bimetalle 339 die Durchstromung regeln, von denen jeweils zwei mit einem Balken 340 wie bei einer Waage verbunden sind, wobei die Aufhangung zweier entsprechender Balkens wieder mit einem mittig aufgehängten Balken beweglich verbunden sind
Die Rohrleitung 330. durch welche das heiße Gas vom Absorber 322 abgeführt wird, ist mit einer Isolation 341 mit einer äußeren Flache 342 mit guter Warmeleitung und wahlweise guter oder selektiver Absorption ummantelt, welche wiederum von einer transluzenten Wärmedämmung 343 weitgehend vollständig ummantelt wird und in einem Raum 344 Λ erlauft, der vom warmen Gas des Warmeenergietragerkreislaufes auf dem Weg zu mindestens einem Absorber 322 durchströmt wird und der für die Ausnchtung Herbst 12:00 Uhr Mittag auf der direkt angestrahlten Seite von einer undurchstrombaren transluzenten Isolation 345 und von der anderen Seite von einem
Spiegel 346 , an dessen nach außen gerichteter Flache eine Isolation 347 und ein
Wetterschutz angrenzt und der das auftreffende Licht vorallem auf die nicht direkt angestrahlte Seite des innenlaufenden Rohres 342 reflektiert, umgeben ist und so vollständig ummantelt wird.
Ein Schuttgutspeicher funktioniert thermodynamisch gut und wird mit erträglichem Aufwand aufgebaut, indem das vom Warmetragermedium (z.B. Luft) durchströmte Schuttgut 348 durch zumindest eine isolierende undurchstrombare Zwischenschicht 349 in konzentrische Schalen mit zvlinderformieem Mantel mit vertikaler Achse und nach außen gewölbten Boden- und Deckflachen aufgeteilt ist und die durchstrombaren Übergänge 350 von einer inneren, mit Schuttgut gefüllten Schale zur angrenzenden äußeren Schale durch Offnungen im isolierenden Zylindermantel 349 erfolgen, welche im Bereich einer Ebene durch die Zylinderachse jeweils beidseitig dazu angeordnet sind und die Strömung durch im Bereich dieser Ebene verlaufenden undurchstrombaren Verbindungen so gefuhrt wird, daß die Schalen nur in einer Umdrehungsrichtung um die vertikale Zylinderachse durchströmt werden können.
Ein Übergang zwischen zwei mit Schuttgut ausgefüllten Halbschalen ist nur bei Durchstromung eines vertikalen Schachtes 351 möglich, über den auch Warrnetrageπnediuπi ausgetauscht werden kann.
Dadurch kann durch stellenweise Verkleinerung des Einstromkanals die Strömung so gesteuert werden, daß im Schacht nur Warmetragermedium in einem engen Temperaturbereich strömt. Einer der äußersten Isolationsschichten 352 wird von einer Schuttungsschicht zur anderen durchströmt. Dadurch bildet sich eine entschiedende Krümmung des Temperaturprofiis heraus, wodurch aufgrund der kleineren Steigung auf der kuhleren Seite nur ein geringerer Verlustwarmeenergiefluß als ohne die Durchstromung entgegen dem Temperaturgefalle auftritt.
In den hoπzontal verlaufenden Schuttgutschichten 353 werden vorallem im Bereich der Zylinderachse 354 die Stromungswege verlängert durch zusatzliche kleinere undurchstrombare Barrieren 355. Dadurch werden diese Schuttgutschichten 353 auch relativ gleichm ßig durchströmt, die Stromungswege etwa gleichlang wie im Zylindermantel 356 und es kommt nicht zu einer ungunstigen Vermischung von Warmetragermedium bei unterschiedlicher Temperatur.
Zur saisonalen Speicherung wird der Schuttgutspeicher bei der Abkühlung von heiß einströmender und kühl ausströmender Luft auf weit über 100°C erhitzt und dem Schuttgutspeicher wird einige Wochen spater Wärmeenergie entnommen durch Luft, die mit ca 50°C in den ußeren Speicherbereich einströmt und durch einen der Luftkanale bei 120°C - 150°C entnommen wird und anschließend abgekühlt wird durch einen Wärmetauscher, der Wasser von ca 40°C auf 100°C erhitzt, welches einem isolierten W asserspeicher im unteren Bereich entnommen und im oberen Bereich zugeführt wird.
Die Abwarme der als Heißgasmotor betriebenen \X armekraftmaschme wird bei Hausem zur Energieversorgung für Heizung und Warmwasser eingesetzt. Um den Betneb der Maschine zeitlich vom W rmebedarf zu entkoppeln wird ein
Speicher zwischengeschaltet.
Ein hoher Synergieeffekt wird erreicht, wenn der Speicher nicht mit reinem Wasser gefüllt wird, sondern mit Biomull und Fakahen.
Insbesondere wenn die saisonale Warme-Speicherung angestrebt wird, so sind die Fakalien im Sommer zu heiß, als daß Zersetzunesreaktionen oder die Bioςraserzeueune in erheblichem Umfang ablaufen konnten.
Dieser Effekt wird beim Einmachen von Obst in ähnlicher Weise genutzt. Wenn dieser Speicher im spaten Herbst oder Winter abgekühlt wird, so kann die Biogaserzeugung einsetzten. Es wird dadurch nicht nur Wärmeenergie saisonal gespeichert, sondern es findet auch eine indirekte Speicherung von Biogas statt

Claims

Patentansprüche
1.
Verfahren zum Transfer von Entropie bei dem gegen andere Räume oder die Umgebung durch zumindest ein Ventil und zumindest ein Druckgehäuse wahlweise ohne oder mit mechanischer Kompressionseinrichtung, wie z.B. Kolben, Flüssigkeitskolben oder Membran, und wahlweise zumindest eine Flüssigkeitsgrenzfläche oder keine zumindest ein mit Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingegrenzt wird, in dem • jeweils zumindest zwei gegeneinander abgrenzbare, vom Arbeitsfluid in einer
Periode mit maximaler Menge zu durchströmende Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen, in welchen im Betriebszustand jeweils vom Arbeitsfluid zu durchströmende isotherme Flächen unterschiedlicher Temperatur ausgebildet werden, • wahlweise zumindest ein oder kein dazwischen verbindend angeordnetes und weitgehend abdichtendes oder mit der Wirkung eines Regenerators ausgestattetes Element oder Bauteil wie z.B. eine (faltbare) Membrane, gefaltete, teleskopartige oder federnde Bleche, eine formveränderbare Regeneratorstruktur oder eine Flüssigkeitsgrenzfläche • oder wenigstens ein oder kein in diesem Arbeitsvolumen bewegbarer Verdrängerkolben • und die Begrenzung des Arbeitsfluids zumindest ein Teilvolumen mit minimaler Größe weitgehend überschneidungsffei zu Vergleichbarem abgrenzen und zum Teil durch daran angreifende Elemente des Steuersystems zu Bewegungen veranlaßt werden, durch die das Verhältnis von diesem Teilvolumen zu diesem Arbeitsvolumen überwiegend in den Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses entweder vergrößert oder verkleinert wird, während denen dieses Arbeitsvolumen nur geringer in der Größe verändert wird und je nach Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen jeweils zumindest ein bestimmtes Ventil, dessen Öffhungs- und Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflußt und welches dieses Arbeitsvolumen gegen zumindest einen äußeren Raum abgrenzen kann, welcher angefüllt ist mit zumindest einem Arbeitsmittel bei teilweise unterschiedlichen, relativ zur periodischen Druckänderung in diesem Arbeitsvolumen während diesen Zeitperioden nur geringeren Schwankungen unterworfenen Drücken, vom
Steuersystem oder dem Strömungsdruck überwiegend (in den oben charakterisierten Zeitperioden) offen gehalten und durchströmt wird, welches (Ventile) während zwischen diesen Zeitperioden ablaufenden anderen Zeitnerioden geschlossen gehalten wird, in denen der Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen durch die Verschiebung der oben genannten oder weiteren Komponenten oder Bauteile durch das Steuersystem und der dadurch verursachten Veränderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen und/oder durch eine Veränderung der Größe dieses Arbeitsvolumens durch die mechanische Kompressionseinrichtung entweder steigt oder fällt und das Verhältnis jedes wie oben definierten Teilvolumens zu diesem Arbeitsvolumen nur in entscheidend geringerem Umfang verändert wird, wobei während einem relativ zur Periodendauer viel längeren Zeitintervall entweder eine Wärmeenergieaufnahme oder -abgäbe zumindest einer Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms bei gleitender Temperatur oder bei mehreren Temperaturniveaus erfolgt und in diesem Arbeitsvolumen zumindest ein Arbeitsmittel zumindest teilweise als Arbeitsfluid wirkt, das den periodischen thermodynamischen Kreisprozeß durchläuft. 2.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile zumindest eines Arbeitsvolumens, deren Öffhungs- und Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflussen, so angeordnet und eingebunden sind, daß ein durch zumindest ein derartiges Einlaßventil einströmender Anteil eines Arbeitsmittels erst nach der Durchströmung zumindest eines in Anspruch 1 ausführlich charakterisierten Teilvolumens zu wenigstens einem derartigen Auslaßventil gelangt und durch dieses bei kontinuierlichem Betrieb während einer anderen Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses bei Drücken und mit Temperaturen, die in einem anderen Bereich liegen, dieses Arbeitsvolumen wieder verläßt. 3.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder beiden der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen näher charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens immer weitgehend dasselbe Größenverhältnis zueinander aufweisen. 4.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsvolumen durch die Einwirkung des Steuersystems auf die Kompressionseinrichtung, wie z.B. Kolben, Flüssigkeitskolben oder Membran, periodisch überwiegend dann entweder vergrößert oder verkleinert wird, wenn die in den Ansprüchen 1 oder 2 näher bezeichneten, für die Gestaltung des thermodynamischen Kreisprozesses entscheidenden Ventile geschlossen sind. 5. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 4, bei dem das Steuersystem so ausgestaltet ist, daß es in bestimmten Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses eine oder mehrere der in Anspruch 1 angeführten oder vergleichbare Komponenten zu Bewegungen veranlaßt, durch die überwiegend jene durch diese Bauteile eingegrenzten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens entweder vergrößert oder verkleinert werden, die während den in Anspruch 1 charakterisierten Zeitperioden, in denen das in Anspruch 1 charakterisierte Teilvolumen entscheidend in der Größe verändert wird, nur in geringerem Umfang in der Größe verändert werden. 6. Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 5, bei dem die Komponenten, welche zumindest ein in den Ansprüchen 1 oder 2 näher bezeichnetes Teilvolumen begrenzen, so angeordnet oder durch das Steuersystem bewegt werden, daß dieses Teilvolumen während den im ersten Teil von Anspruch 5 charakterisierten Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses in der Größe nur in geringerem Umfang geändert wird und vollständig von Arbeitsfluid durchströmt werden kann.
7.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand durch das Steuersystem die in den Ansprüchen 1-6 aufgeführten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens so in der Größe verändert werden, daß dadurch die Änderung der mittleren Temperatur während einer Periode maximal wird. 8.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Bewegung zumindest einiger der in Anspruch 1 aufgeführten Strukturen oder Bauteile durch das Steuersystem die durch Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses kontinuierlich verkleinert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen sinkt und dadurch in ein Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, das nur an einen von Arbeitsfluid in jeder Periode mit maximaler Menge zu durchströmenden Regenerator direkt angrenzt, durch zumindest ein weit offenes Einlaßventil aus einem Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, heißes .Arbeitsmittel einströmt und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des- Verhältnisses der in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 1 charakterisierten Ventilen erhöht wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 1 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen, oder vergleichbare durch das Steuersystem, welche das kälteste Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, an das nur der Kühler aber kein Regenerator direkt angrenzt, verkleinert und das heißeste, an zumindest ein Einlaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen vergrößert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erhöht wird und aufgrund der Bewegung einiger der in Anspruch 1 aufgeführten Komponenten durch das Steuersystem die durch Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina dieses Arbeitsvolumens während der darauffolgenden Zeitperiode kontinuierlich vergrößert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen steigt und durch zumindest ein weit offenes Auslaßventil aus jenem Teilvolumen, das in Anspruch 1 näher bezeichnet ist und das durch einen Regenerator eingegrenzt wird, der zumindest zeitweise am Kühler anliegt, in einen Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren
Druckschwankungen, Arbeitsfluid, mit einer geringeren Temperatur als beim Einströmen, ausströmt und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 1 charakterisierten Ventilen erniedrigt wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 1 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen oder damit vergleichbar sind, durch das Steuersystem, welche das kälteste Teilvolumen, an das nur der Kühler aber kein Regenerator direkt angrenzt, vergrößert und das heißeste an zumindest ein Einlaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen verkleinert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erniedrigt wird und der Kreisprozeß geschlossen wird. 9.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Druckdifferenz der von zumindest einem Arbeitsvolumen durch zumindest jeweils ein Ein- bzw. Auslaßventil abgegrenzten Räumen so eingestellt und/oder die in den Ansprüchen 1 bis 8 näher bezeichneten Komponenten so durch das Steuersystem angetrieben werden, daß zumindest ein in Anspruch 5 näher bezeichnetes Teilvolumen, welches während den in Anspruch 1 charakterisierten Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in denen das in Anspruch 1 charakterisierte Verhältnis von Teilvolumen zum entsprechenden Arbeitsvolumen entscheidend in der Größe verändert wird, überwiegend in der Größe unverändert bleibt, während der gesamten Periode des Kreisprozesses so in der Größe verändert wird, daß die mittlere Größe dieses Teilvolumens in den Zeitperioden des Druckanstieges entweder größer oder kleiner ist, als in den Zeitperioden des Druckabfalls und so auch diesem Teilvolumen Wärmeenergie in der Bilanz zugeführt bzw. entzogen wird. 10.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 9, bei dem im Betriebszustand der Temperaturunterschied der in Anspruch 9 aufgeführten Teilvolumina durch den dort charakterisierten Ablauf vergrößert wird und dadurch während der in Anspruch 5 charakterisierten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in denen das in Anspruch 1 charakterisierte Größenverhältnis von Teilvolumen zu Arbeitsvolumen nicht entscheidend verändert wird, eine größere Änderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids in zumindest einem Arbeitsvolumen erreicht wird, was bei konstanter Größe dieses Arbeitsvolumens aufgrund der geschlossenen Ventile zu einer größeren Druckänderung führt, die auch durch eine gleichzeitige Änderung der Größe dieses Arbeitsvolumens unterstützt werden kann. 11. Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 9 oder 10, bei dem nur dem kältesten der in diesen Ansprüchen aufgeführten Teilvolumina durch das in den Ansprüchen 9 oder 10 charakterisierte Zusammenwirken von Druckdifferenz und Steuersystem Wärmeenergie entnommen wird. 12. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsvolumen ein Ventil zum Austausch von Arbeitsfluid aufweist, welches temperaturgesteuert im Betriebszustand eine Überhitzung des heißesten Teilvolumens verhindert. 13. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Ventil, dessen Öffhungs- oder Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozess entscheidend beeinflußt, durch das Steuersystem geöffhet wird, und erst dadurch der Druck der jeweils an dieses Ventil angrenzenden Räume ausgeglichen wird 14.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in der durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil in bzw. aus zumindest ein Arbeitsvolumen zumindest ein Arbeitsmittel entweder ein- oder ausströmt, auch zumindest ein Arbeitsmittel zusätzlich durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil in zumindest ein wie in Anspruch 1 oder vergleichbar von diesem Arbeitsvolumen abgeteiltes Teilvolumen ein- bzw. ausströmt, aus dem bzw. in das wie in den Ansprüchen 1 oder 2 beschrieben, in einer anderen Zeitperiode Arbeitsfluid durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil bei anderem Druck aus- bzw. einströmt. 15.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in der durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil zumindest ein Arbeitsmittel in bzw. aus zumindest ein Arbeitsvolumen entweder ein- oder ausströmt, auch Arbeitsfluid durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil aus zumindest einem, wie in Anspruch 1 oder vergleichbar, von diesem Arbeitsvolumen abgeteilten Teilvolumen ausströmt, aus dem, wie in den Ansprüchen 1 oder 2 beschrieben, in einer anderen Zeitperiode durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil Arbeitsfluid bei anderem Druck aus- bzw. einströmt. 16. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -15, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe zumindest eines Arbeitsvolumens im Betriebszustand weitgehend unverändert bleibt, so daß durch Änderung dieses Arbeitsvolumens kein für den thermodynamischen Prozeß entscheidender Austausch von mechanischer Arbeit erfolgt. 17. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest eine der in Anspruch 1 charakterisierten Struktur mit Wärmeübergangsflächen mit zumindest einem Wärmetauscher zumindest einem Arbeitsvolumen Wärmeenergie zugeführt oder entnommen wird. (z.B. durch Autokühler) 18.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-17, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der in Anspruch 1 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit Wärmeübergangsflächen als Wärmespeicher ausgestaltet sind.
19. gekennzeichnet, daß der Warmespeicher einen Phasenübergang oder eine chemische
Reaktion aufweist.
20.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
19, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem in Anspruch 1 definierten Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens zumindest ein Wärmetauscher angrenzt, durch den diesem Arbeitsvolumen im Betriebszustand entweder Wärmeenergie zugeführt oder entnommen wird. 21. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -
20, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsfluid Luft ist. 22.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -21 , dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine in Anspruch 1 näher bezeichnete Struktur oder Bauteil mit Wärmeübergangsflächen auch als Regenerator wirkt, d.h. als Wärmespeicher der die Wärmekapazität des Materials nutzt und eine große Grenzfläche sowie eine geringe Wärmeleitfähigkeit in Strömungsrichtung aufweist. 23.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -22, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 1 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit Wärmeübergangsflächen so ausgelegt sind, daß im Betriebszustand Abscheidungen wie Schmutz. Schwebstoffe oder Kondensat automatisch entfernt und vom Arbeitsfluid weitertransportiert oder so weitergeleitet werden, daß sie durch spezielle Öffnungen oder Rohrsysteme zumindest einem Arbeitsvolumen entnommen werden können. 24. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 23, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Regenerator als Filter wirkt und so mit einem damit beweglich verbundenen Rahmen verbunden ist, daß er mit geringem Aufwand ausgetauscht werden kann. 25. Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das, was bei unterschiedlichen Temperaturen abgeschieden wird, getrennt aus zumindest einem Arbeitsvolumen entnommen werden kann, um z.B. unterschiedliche chemische Zusammensetzungen zu erhalten 26. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 25, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einem Arbeitsvolumen zumindest ein weiteres Arbeitsmittel periodisch zugeführt wird, diese innerhalb dieses Arbeitsvolumens so bewegt wird, daß ein Austausch mit dem Arbeitsfluid möglich ist und es mit veränderter Phase, Temperatur oder chemischer Zusammensetzung diesem Arbeitsvolumen wieder entnommen wird. 27. | Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem der Ansprüche 1-26, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 1 oder 2 näher bezeichneten, für den thermodynamischen Prozeß notwendigen Wärmeübergangsflächen als Katalysator ausgebildet sind. 28.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Größenveränderung zumindest einiger der in diesen Ansprüchen näher bezeichneten Teilvolumina zumindest teilweise durch eine Verschiebung in Hubrichtung der in Anspruch 1 oder 2 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen gegen das das Arbeitsvolumen begrenzende Gehäuse zustande kommt, wobei auf Flächen in Hubrichtung Dichtungen gleiten, so daß die Strukturen mit Wärmeübergangsflächen bei einer Bewegung durchströmt werden müssen. 29. Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zumindest einen Wärmetauscher tragender Rahmen immer einen weitgehend konstanten Abstand in Hubrichtung zu einem Regenerator aufweist, an diesem Wärmetauscher eine andere Struktur oder ein anderes Bauteil mit Regenerator nur während einem Teil einer Periode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses anliegt und in dieser Zeitperiode parallel zu diesem Wärmetauscher auch eine auf dem selben Rahmen aufgebrachte Struktur mit relativ zu diesem Wärmetauscher deutlich größerem Strömungswiderstand vom Arbeitsfluid durchströmt werden kann. 30 Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 29, bei dem die in Anspruch 1 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen und zum Teil das daran angreifende Steuersystem zumindest teilweise durch eine relativ homogene Struktur mit großer Wärmeübergangsfläche ausgebildet sind, welche aufgrund ihres inneren Zusammenhalts oder ihre federnden Eigenschaften durch Auseinanderziehen oder Zusammenpressen eine Änderung der Größe des in Anspruch genommenen Volumens ermöglicht und dadurch eine Definition von Teilvolumina, die durch Anspruch 1 oder 2 abgedeckt ist, möglich wird. 31 Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 30 aufgeführte relativ homogene Struktur mit großer
Wärmeübergangsfläche durch metallenes Gewebe gebildet wird, welches diagonal zur Drahtrichtung gewellt ist und von dem mehrere Lasen aufeinanderliegenden. wobei diese Wellen kreuzweise (Winkel nicht nur 90°) aufeinander liegen. 32. Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß an den Übergangsflächen oder den/dem Strömungskanälen/Strömungskanal bei zumindest einem Wärmetauscher Kugeln oder Federn angeordnet sind, so daß eine Ausgleichsbewegung der Regeneratorstruktur beim Federn möglich ist. 33. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand zumindest ein (in Anspruch 1 angeführter) Verdrängerkolben vom Arbeitsfluid umströmt werden kann und in Hubrichtung eine Länge aufweist, welche mindestens der (maximalen) Amplitude der periodischen Bewegung relativ zum Gehäuse entspricht.
34. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 33, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand zumindest ein in Anspruch 33 angeführter Verdrangerkolben vom Arbeitsfluid durchströmt wird und dabei mit einem Regenerator Wärmeenergie austauscht und in Hubrichtung eine Lange aufweist, welche mindestens der Amplitude der periodischen Bewegung relativ zum Gehäuse entspricht 35
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 34,dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand zumindest ein in Anspruch 33 oder 34 angeführter Verdrangerkolben vom Arbeitsfluid in einem Bereich umströmt wird, in dem vom Arbeitsfluid durch die Wand zumindest eines Druckgehauses Wärmeenergie entweder aufgenommen oder absegeben wird 36 Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -35, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand die periodische Großen-Veranderung zumindest eines der in diesen Ansprüchen naher bezeichneten Teilvolumina durch das Verschieben zumindest eines (in Anspruch 1 angeführten) Verdrangerkolbens bewirkt wird und das Arbeitsfluid nur nach der Durchstromung zumindest eines anderen derartigen Teilvolumens von der einen anstrombaren Seite des Verdrangerkolbens auf die andere anstrombare Seite des Verdrangerkolbens gelangen kann 37
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrangerkolben zumindest zum Teil zwischen zwei Strukturen oder Bauteilen mit Regeneratoren und/oder Wärmetauscher geschoben wird und Stromungskanale ( in Form von Schlitzen in Hubrichtung) von einem Regenerator zum anderen aufweist 38
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 36 bis 37. dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem in Anspruch 36 oder 37 charakterisierten Verdrangerkolben ein starres Element in Hubrichtung befestigt ist, das in eine Zahnstange übergeht, die auf zumindest ein Zahnrad einer Welle wirkt 39 Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 36 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem Verdrangerkolben zumindest ein flexibles zugfestes Element des Steuersystems (z B Gurt) beweglich befestigt ist. das auf einer durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebenen Welle auf- und abgewickelt wird und das wahlweise durch die Gewichtskraft dieses Verdrangerkolbens, oder durch ein am freien Ende eines starren Elements, das in Hubrichtung an diesem Verdrangerkolben befestigt ist, angebrachtes weiteres flexibles zusfestes Element des Steuersvstems auf Spannung gehalten wird, welches auf die durch das durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebene Welle aufgewickelt wird, wenn das andere abgewickelt wird
40 Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 38 bis
39, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebene Welle mehrere Verdrängerkolben angetrieben werden. 41. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 38 bis
40, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Welle durch das Druckgefäß aus dem Arbeitsvolumen hinaus geführt (und dort durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebenen) wird.
42. Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 36 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkolben als Flüssigkeitskolben ausgebildet ist, wobei mit Kontakt zur Flüssigkeit eine andere isolierende Struktur so bewegt wird, daß die von der Flüssigkeit im Betriebszustand bei der periodischen Bewegung benetzten Flächen gegen eine direkte Anströmung durch heißes Arbeitsfluid weitgehend abgedeckt werden. 43.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 36 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest ein mit Kolbenflüssigkeit gefülltes, an das Druckgefäß angeschlossenes Rohr, das eine bewegbare Grenzfläche der Flüssigkeit ohne Kontakt zu einem mit Arbeitsfluid ausgefüllten Arbeitsvolumen aufweist, zumindest ein mit Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen in der Größe verändert wird. 44. Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Grenzfläche der Flüssigkeit ohne Kontakt zu einem mit Arbeitsfluid gefüllten Arbeitsvolumen durch einen mit dem Steuersystem und einem Energiespeicher (z.B. Schwungrad) verbundenen Kolben bewegt wird. 45. Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet daß der in Anspruch 44 angeführte Kolben durch einen Schwimmer ersetzt wird, der in jeder Stellung nur einen relativ zur gesamten Größe kleinen Spalt zur angrenzenden Wand, die ins Druckgehäuse um zumindest ein Arbeitsvolumen übergeht, unausgefüllt läßt, wobei der Schwimmer in Bewegungsrichtung lange genug sein muß, damit er im Betriebszustand nicht weitgehend von der Flüssigkeit eingeschlossen werden kann 46.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 45, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Flussigkeitsverdrangerkolben durch zumindest eine Turbine angetrieben wird. 47. Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinen für verschiedene Flussigkeitsverdrangerkolben auf einer gemeinsamen Welle befestigt sind. 48. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 47, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Behälter, der an zumindest ein Arbeitsvolumen angeschlossen ist, zumindest ein Gasvolumen durch eine Flüssigkeitsoberfläche abgegrenzt wird und diese Flüssigkeit in diesen Behälter durch zumindest ein Ruckschlagventil einströmen und durch zumindest eine Düse wieder ausströmen kann 49
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 48, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein in den Ansprüchen 42 bis 48 charkterisierter Flussigkeitskolben durch zumindest einen wie in Anspruch 48 erzeugten periodischen Flussigkeitsstrahl angetrieben wird 50 Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
49. dadurch gekennzeichnet, daß die durch zumindest einen Wärmetauscher in zumindest einem geschlossenem Kreislauf stromende Flüssigkeit durch zumindest einen wie in Anspruch 48 erzeugten periodischen Flussigkeitsstrahl angetrieben wird 51
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 33 bis
50, dadurch gekennzeichnet, daß zur in einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 50 charakterisierten zeitlichen Veränderung der in einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 50 charakterisierten Teilvolumina verschiedene Gruppen von Verdrangern unterschiedlich (z B mit einer Phasenverschiebung) angetrieben werden 52
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-51, dadurch gekennzeichnet, daß einige der Verdrangerkolben als Schwenkkolben ausgebildet sind (und einige davon auf der selben Welle befestigt sind) 53
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 28 bis 52. dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 1 charakterisierten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendigen Warmeubergangsflachen so mit in Hubrichtung verlaufenden Elementen des Steuersystems bzgl Zug und Druck verbunden sind, daß die anderen Enden dieser Elemente im Betriebszustand in einem Raum bewegt werden, der nicht heiß wird, wobei es notwendig sein kann, diese Elemente durch einige dieser Strukturen hindurchzuführen 54 Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 53, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 53 charakterisierte Hubrichtung vertikal verlauft 55 Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder beiden der Ansprüche 53 bis
54, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Warmeubergangsflachen senkrecht zur Hubrichtung angeordnet sind 56 Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis
55. dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß- und Auslaßventile sowie die Wärmetauscher so angeordnet sind, daß die Teilvolumina des entsprechenden Arbeitsvolumens raumlich oberhalb dem Wärmetauscher angeordnet sind, deren Temperatur über der Siedetemperatur der im Wärmetauscher verwendeten Warmetauscherflussigkeit liegt 57 Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis 56, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 53 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems durch Dichtungen aus zumindest einem Arbeitsvolumen hinausgeführt werden. 58.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 57 näher bezeichneten Dichtungen für die Elemente des Steuersystems an einem vom entsprechenden Arbeitsvolumenschwerpunkt weitestmöglich entfernt liegenden Rohrende angebracht sind, durch das die Elemente des Steuersystems durchgeführt sind, so daß die Dichtung nur auf Flächen gleitet, welche innerhalb des Druckgefäßes immer direkt an die Rohrmantelfläche angrenzen. 59. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -
58, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der in den Ansprüchen 53 bis 58 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems mit den dort noch freien Enden direkt, z.B. über Bolzen auf denen evtl kugelgelagerte Rollen sitzen, an verschiedenen Stellen zumindest eines Hebels kraftübertragend angreifen und so eine in Anspruch 3 oder 22 charakterisierte Bewegung erreicht werden kann
60. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -
59, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der in den Ansprüchen 53 bis 58 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems mit den dort noch freien Enden direkt über zumindest ein daran beweglich befestigtes Zwischenteil an verschiedene Stellen zumindest eines Hebels beweglich befestigt wird und so eine in Anspruch 3 oder 53 charakterisierte Bewegung erreicht werden kann 61. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis
61, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem der dort noch freien Ende der in den Ansprüchen 53 bis 61 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems mehrere formstabile Bauteile beweglich so mit mehreren der auch in Anspruch 59 bezeichneten Hebeln verbunden sind, daß der Kraftfluß eine Spiegelsymmetrie bzgl. einer Ebene aufweist, in der auch die Hubrichtung liegt. 62. Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei in Anspruch 61 näher bezeichnete Elemente des Steuersystems separat wie in Anspruch 61 durch formstabile Bauteile beweglich mit Hebeln verbunden sind und diese Hebel bei jeder Gruppe dieser Elemente auf zwei Wellen befestigt sind, welche parallel zur Symmetrieebene der entsprechenden Gruppe verlaufen 63. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -
62, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein in den Ansprüchen 53 bis 62 näher bezeichnetes Element des Steuersystems mit dem dort noch freien Ende über eine Zahnstange auf ein Zahnrad wirkt.
64. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 62, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein in den Ansprüchen 53 bis 63 näher bezeichnetes Element des Steuersystems mit dem dort noch freien Ende über zumindest ein formveränderbares, zugfestes Element des Steuersystems wie z.B Ketten, Riemen o.a., das auf zumindest eine Rolle aufgewickelt wird, mit zumindest einer Welle gekoppelt ist. 65.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-64, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ansprüchen 53 bis 64 näher bezeichneten
Elemente des Steuersystems, die an unterschiedlichen der in den Ansprüchen 1 oder 28 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen verschiebbar befestigt sind, in Gruppen konzentrisch angeordnet sind. 66.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 65, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 65 aufgeführte Befestigung der Elemente des Steuersystems als Bajonettverschluß ausgebildet ist und das in ein Element des Steuersystems eingreifende Bauteil das weiter innen angeordnete Element des Steuersystems führt. 67."
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -66, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil, mit dem zumindest eines der in Anspruch 53 charakterisierten Elemente des Steuersystems mit einem Bauteil verbunden ist, in einer zur Hubrichtung senkrechten Ebene bzgl der Struktur oder des Bauteils mit für den thermodynamischen Prozeß notwendigen Wärmeübergangsflächen beweglich ist. 68.
Entropietransformator nach Anspruch 67, dadurch gekennzeichnet, daß das in Anspruch 67 aufgeführte Bauteil nur in Richtung auf den Flächenschwerpunkt der ebenfalls aufgeführten Struktur bewegt werden kann. 69.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 28 bis
68, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der Regeneratoren in festem Abstand durch Elemente in Hubrichtung miteinander verbunden sind.
70. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
69, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Arbeitsvolumen zumindest zwei Gruppen von wie in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina abgegrenzt werden und die Größe der Teilvolumina einer Gruppe vergrößert werden, wenn die Teilvolumina einer anderen Gruppe verkleinert werden. 71.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 28 bis
70, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht an einem Regenerator befestigten Enden der in den Ansprüchen 53 bis 70 aufgeführten Elemente innerhalb zumindest eines Druckgehäuses in zumindest einem mit Flüssigkeit gefüllten Raum bewegt werden.
72.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 71, dadurch gekennzeichnet, daß am Rand zumindest eines auch in vertikaler Richtung bewegten Regenerators oder
Wärmetauscher zumindest ein Element dichtend befestigt ist, das immer in zumindest einen in Anspruch 71 charakterisierten, mit Flüssigkeit gefüllten Raum eintaucht, so daß der Regenerator oder Wärmetauscher im Betriebszustand von Arbeitsfüid durchströmt werden muß.
73. Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 72, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 72 charakterisierten Elemente auch Funktionen übernehmen, die in einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis 71 von den dort charakterisierten Elementen des Steuersystems erfüllt werden 74
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis
73, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem der in einem oder mehreren der Ansprüche 71 bis 73 charakterisierten Elemente unterhalb der Flussigkeitsoberflache Schwimmer angebracht sind, durch die Gewichtskraft der damit verbundenen Anordnung kompensiert wird 75 Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 71 bis
74, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeitsfluid durch ein mit dem Druckgefaß dichtend fest verbundenes Rohr, das in
Hubrichtung so angeordnet ist, daß es über den Flussigkeitsspiegel hinausragt . und ein darin weitgehend konzentrisch angeordnetes, dagegen gedichtetes Gasfuhrungsrohr, das mit einer Struktur mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Warmeubergangsflachen dichtend verbunden ist, aus dem entsprechenden Teilvolumen des Arbeitsvolumens zum Auslaßventil am Druckgehause gelangt
76
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 75, dadurch gekennzeichnet, daß über das mit dem Druckgefaß dichtend fest verbundene Rohr, das in Hubrichtung angeordnet ist, und das darin weitgehend konzentrisch angeordnete Gasführungsrohr ein weiteres weitgehend konzentrisch angeordnetes mit dem Gasfuhrungsrohr abgedichtet verbundenes Rohr angeordnet ist, das immer so weit in die Flüssigkeit eintaucht, daß die Abdichtung gewahrleistet ist
77
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 71 bis 76. dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Struktur mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Warmeubergangsflachen periodisch in die Flüssigkeit eintaucht und dabei Wärmeenergie austauscht
78
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 71 bis 77, dadurch gekennzeichnet, daß eine Struktur periodisch in die Flüssigkeit eintaucht und dabei Flüssigkeit aufnimmt, die anschließend aus dieser Struktur abtropft und im
Arbeitsraum verrieselt wird
79
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 71 bis 78, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in zumindest einem Arbeitsvolumen durch einen Wärmetauscher im geschlossenen Kreislauf Wärmeenergie entweder aufnimmt oder abgibt
80
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 71 bis 79, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Arbeitsvolumen durch einen Wärmetauscher, der im Druckgefaß unterhalb der Flussigkeitsoberflache angebracht ist, die Flüssigkeit Wärmeenergie entweder aufnimmt oder abgibt
81.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis
80, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest ein Element des Steuersystems, das durch einen oder mehrere der Ansprüche 53 bis 80 charakterisiert wird, in eine Zahnstange übergeht, die auf zumindest ein Zahnrad einer Welle wirkt. 82. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis
81 , dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Element des Steuersystems, das durch einen oder mehrere der Ansprüche 53 bis 80 charakterisiert wird, durch zumindest ein zugfestes flexibles Element des Steuersystems bewegt wird, das auf einer durch andere Teilsvsteme des Steuersystems angetriebenen Welle auf- und abgewickelt wird und das wahlweise durch die Gewichtskraft der dadurch bewegten Strukturen oder durch zumindest ein weiteres am verlängerten freien Ende zumindest eines Elements des Steuersystems, das durch einen oder mehrere der Ansprüche 53 bis 80 charakterisiert wird, befestigtes zugfestes flexibles Element des Steuersystems auf Spannung gehalten wird, das auf die durch das Steuersystem angetriebene Welle aufgewickelt wird, wenn das andere abgewickelt wird.
83. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis
82, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest eine durch ein Teilsystem des Steuersystems angetriebene Welle mehrere Elemente des Steuersystems angetrieben werden, die durch einen oder mehrere der Ansprüche 53 bis 82 charakterisiert werden. 84. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
83, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Welle durch das entsprechenden Druckgefäß aus dem entsprechenden Arbeitsvolumen hinaus geführt (und dort durch ein anderes Teilsystem des Steuersystems angetriebenen) wird.
85. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 53 bis
84, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein der in Anspruch 65 charakterisierten konzentrisch angeordneten Elemente des Steuersystems aus jeweils zwei miteinander am freien Ende verbundenen länglichen Elementen in Hubrichtung, wie z.B. Stangen, besteht. 86.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-85, dadurch gekennzeichnet, daß Federn zwischen den durch Anspruch 1 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Warmeubergangsflachen wirken.
87.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 86, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn zwischen den in Anspruch 53 bis 85 näher gekennzeichneten Elemente des Steuersystems wirken. 88.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-87, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 1 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Warmeubergangsflachen jeweils mit parallelen Drehachsen an mindestens 2 Bauteilen beweglich verbunden sind, die jeweils auf einer von zueinander parallel verlaufenden Drehachsen bewegt werden können und die Drehachsen auf einer Ebene senkrecht stehen und Verbindungsstrecken der Schnittpunkte ein Parallelogramm bilden können 89
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 88, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 1 oder 88 naher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Warmeubergangsflachen eine Begrenzung ihrer Ausdehnung in der engeren Umgebung zweier Drehachsen aufweisen und der Übergang zu den mindestens zwei weiteren in Anspruch 88 angeführten Bauteilen so ausgebildet ist, daß eine weitgehende Abdichtung bei möglichst großem Wärmeaustausch der Leckstromung gegeben ist 90 Teilsystem des Steuersystems für eine Verfahren zum Transfer von Entropie, welches eine Bewegung der in Anspruch 1 angeführten Strukturen oder Bauteile, wie z B Verdrangerkolben oder Strukturen oder Bauteile mit notwendig wirksamen Warmeubergangsflachen. durch einen Antrieb erreicht, bei dem über zwei einseitig gelagerte Kettenrader, von denen mindestens eines angetrieben oder mit einem Energiespeicher wie z B einem Schwungrad verbunden ist, eine Kette gespannt ist an der zwei Hebel mit zwei Lager in etwa der Entfernung des Teilkreisradius des
Kettenrades so beweglich befestigt sind, daß sie so miteinander auf einer weiteren Drehachse verbunden sind, daß diese Drehachse wahrend der kontinuierlichen Bewegung der Kettenrader einen entscheidenden Anteil der Periodendauer in der näheren Umgebung je einer der Kettenradachsen verweilt, zu denen sie angenähert parallel verlauft und von ihr die Kraft zur Antriebsbewegung z B durch einen Hebel abgenommen wird 91
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 92, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Kette für Kettenrader mit mindestens einer Kettenradscheibe mehr als das verwendete Kettenrad ausgelegt ist und die Hebel innerhalb der Kette auf Kettenbolzen gelagert sind 92
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 33, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die in den Ansprüchen 5 oder 28 charakterisierten Bewegungen, mit denen eine Großen Veränderung der in Anspruch 1 oder anderen Ansprüchen definierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens erreicht wird, durch einen Kettenantrieb, wie er in den Ansprüchen 90 oder 91 naher bezeichnet wird, zusammen mit einem weiteren Kettenantrieb realisiert wird, bei dem die Kette, wie bei Anspruch 91 naher bezeichnet, bei gleicher Umlaufdauer gelagert und angetrieben wird, die Kraft für die Antriebsbewegung direkt an wahlweise zumindest einem Bolzen oder zumindest einem Kettenglied der Kette abgegriffen wird 93 Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 92, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem in Anspruch 92 neu angeführten Ketten-antrieb zumindest eine Scheibe mit zwei Lochern durch die zwei Kettenbolzen, die ein Kettenschloß bilden können, durchgreifen, so an der Kette befestigt sind, daß sie direkt wahlweise als Laufflache für das runde Loch in einem Hebel oder zumindest einem anderen, die Antriebsbewegung υ ' ü 'U11 PCT/DE98/02827
- 71 -
abgreifenden Bauteil oder Vorrichtung wirkt oder als Tnnenbefestigung für ein separates Lager dient. 94.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 93, dadurch gekennzeichnet, daß auf zumindest einer in den
Ansprüchen 90 - 93 oder 97 näher bezeichneten Kette, Baukörper zur Verbreiterung oder Erhöhung so angebracht sind, daß durch einen darauf (über eine Rolle) wirkenden Hebel die (Kraft zur) Bewegung der Ventile abgenommen werden kann. 95. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 94, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen, mit denen eine Größenveränderung der in Anspruch 1 oder anderen Ansprüchen definierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens, durch die Einbindung zumindest einer Kugelumlaufspindel mit oszillierender Bewegung erreicht wird. 96.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 95, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen, mit denen eine Größenveränderung der in Anspruch 1 oder anderen Ansprüchen definierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens, durch die Einbindung zumindest eines gegen eine Kurvenscheibe gepreßten Rades erreicht wird. 97.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 96, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der in den Ansprüchen 90 bis 96 gekennzeichneten Teilsysteme des Steuersystems zumindest auf die in den Ansprüchen 38 bis 41 oder 84 charakterisierten Wellen wirken 98
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 97, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand in zumindest einem in Anspruch 5 und nicht durch Anspruch 1 näher bezeichneten Teilvolumen eine weitere Aufteilung in Unterteilvolumina durch zumindest eine weitere zu durchströmende Struktur 108, 109 vorhanden ist, welche weniger zur Wärmeübertragung sondern überwiegend zur Strömungsführung oder Wirbelbehinderung ausgelegt ist und so bewegt wird, daß das angrenzende, in Richtung des Bauteils mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen angeordnete Unterteilvolumen überwiegend dann verkleinert wird, wenn diese Struktur 108, 109 möglichst nah an der Wand des Druckgefäßes angeordnet ist und das in Richtung der Wand des Druckgefäßes angrenzende Unterteilvolumen überwiegend nur dann vergrößert wird, wenn das an der anderen Seite angrenzende Unterteilvolumen bereits maximal ist.
99.
Verfahren zum Transfer von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine zu durchströmende Struktur (z.B. 108, 109) mit einem (gefederten) Element ein periodisch bewegtes Bauteil, das in Längsrichtung eine Formänderung wie z.B. eine zu- bzw abnehmende Querschnittsfläche aufweist, zumindest teilweise umgreift und während bestimmten Zeitperioden des periodischen Kreisprozesses davon zur periodischen Bewegung mitgenommen wird 100. Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 99, dadurch gekennzeichnet, daß das in diesem Anspruch neu aufgeführte bewegte Bauteil am in Anspruch 98 charakterisierten Bauteils mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen befestigt ist. 101.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 100, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase für den Antrieb der Kompressionseinrichtung für zumindest ein Arbeitsvolumen durch das Steuersystem so eingestellt ist, daß in den Zeitperioden des periodischen thermodynamischen Kreisprozesses das Arbeitsfluid komprimiert wird, in denen der mittlere Druck etwas kleiner ist, als in den Zeitperioden, in denen expandiert wird und dadurch dem Steuersystem während einer Periode mechanische Energie zugeführt wird, um so die mechanischen Verluste oder Strömungsverluste auszugleichen oder mechanische .Arbeit z.B. an einer Arbeitsmaschine zu verrichten. 102.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 101, bei dem der Antrieb des Steuersystems durch die Kopplung mit einem Schwungrad und zumindest einem Antriebskolben wie z.B. Membrane - Kolben, Faltenbalg erfolgt 103.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 102, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum des Antriebskolbens zu einem Arbeitsvolumen gehört und bei der vorgesehenen Bewegung durch das Steuersystem überwiegend in den Zeitperioden mit größerem Druck ausgedehnt und in denen mit kleinerem Druck verkleinert wird. 104.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 102, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum des Antriebskolbens während den Zeitperioden, in denen er vergrößert wird, mit zumindest einem Raum größeren Drucks über zumindest ein Ventil, auf welches das Steuersystem einwirkt, verbunden wird und in den Zeitperioden, in denen eine Verkleinerung stattfindet, analog mit einem Raum niedereren Drucks verbunden wird. 105.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 104, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Druckgefäß 47 selbst weitgehend auf Umgebungstemperatur bleibt und gegen den heißen Innenraum raumfüllend (durch Isolationsmaterial mit geschlossenen Poren wie z B. Glasschaum) isoliert ist, so daß sich dieser Zwischenraum bzgl. der Druckänderung neutral verhält.
106.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehrerer der Ansprüche 1 bis 105, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand 39 in Hubrichtung zumindest eines Druckgehäuses aus zwei
Schichten von versetzt angeordneten Blechstreifen gebildet wird, wobei Fugen in Hubri chtung verl aufe ,
107
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 106, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einen Raum, welcher direkt an zumindest ein Ventil, an das zumindest ein Arbeitsvolumen wie in Anspruch 1 dargestellt angrenzt, auch zumindest ein Druckausgleichsbehälter angeschlossen ist. 108. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 107, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas-Flüssigkeitsgemisch, das aus dem Arbeitsvolumen austritt, dadurch getrennt wird, daß es in einen zylinderförmigen Druckbehälter mit einigermaßen vertikaler Achse tangential (in mittlerer Höhe) einströmt, das Gas oben im Bereich der Achse wieder ausströmt und die Flüssigkeit durch zumindest ein mit einem Schwimmer gesteuertes Ventil im untersten Bereich und eine Rohrleitung wahlweise wieder in das Druckgefäß um zumindest ein Arbeitsvolumen zurückbefördert wird oder in einen Behälter außerhalb jedes Arbeitsvolumens befördert wird, der durch einen Überlauf immer in etwa das angestrebte Flüssigkeitsniveau jedes Arbeitsvolumens hat, mit dem er durch zumindest eine Rohrleitung mit zumindest einem ieichtgängigen
Rückschlagventil unterhalb des Flüssigkeitsniveaus verbunden ist, wobei der Behälter über der Flüssigkeitsfläche etwa denselben Druck wie den minimalen Druck im entsprechenden Arbeitsvolumen hat. 109. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 50, bei dem die Druckdifferenz der entscheidende zu mindestens einem mit Ventilen zu zumindest einem Arbeitsvolumen abgegrenzten Räumen auch an zumindest einem Ventilator oder zumindest einer Turbine mit zumindest einem verstellbaren Element anliegt, so daß diese(r) auf veränderte Mengenflüsse zumindest eines Arbeitsmittels (gesteuert durch das Steuersystem dieses Arbeitsvolumens) reagieren kann. 110.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 109, bei dem die radiale Turbine entweder durch das Arbeitsfluid angetrieben wird oder in zumindest einen Raum mit höherem Druck zumindest ein Arbeitsmittel preßt und der Einlaßkanal in der Umgebung der Turbinenschaufeln in der Größe (durch den (Strömungs-) Druckunterschied oder das Steuersystem) (z.B. durch eine Metall- Zunge) durch Änderung der Exzentrizität des Gehäuses am größten Umfang so verändert werden kann, daß bei möglichst konstantem Druck der Volumenstrom pro Zeiteinheit in einem möglichst weitem Umfang variiert werden kann. 111.
Verfahren zum Transfer von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß periodisch Gas in einen Behälter gesteuert ein und dann wieder ausströmt, der in der Zwischenzeit in einem Behälter mit Flüssigkeit relativ zur Flüssigkeitsoberfläche zumindest vertikal bewegt wurde. 112.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 111, dadurch gekennzeichnet, daß auf zumindest einer Welle zumindest ein Behälter angeordnet ist, dessen Öffnung in eine tangentiale Richtung senkrecht zur Wellenachse weist, und der Gas je nach Einsatzart und Drehrichtung aufiiimmt oder abgibt, wenn der Behälter so weit unter der Flüssigkeitsoberfläche ist, daß das Gas ohne große Druckdifferenz in bzw. aus diesem Behälter strömt, von dem es wieder abgegeben bzw. aufgenommen wird, wenn der Behälter nach dem zumindest teilweisen Auftauchen über die Flüssigkeitsoberfläche wieder mit Flüssigkeit geflutet bzw. von Flüssigkeit entleert wird. 113.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 112, dadurch gekennzeichnet, daß
Gas in ein Rohr unter der Flüssigkeitsoberfläche wahlweise durch Düsen oder poröses Material so eingeblasen wird, daß die Größen der Gasblasen in einem möglichst kleinen Intervall bleiben und dieses Gas- Flüssigkeitsgemisch aufgrund der geringeren durchschnittlichen Dichte in einen Behälter mit höherem Flüssigkeitsspiegel strömt. 114.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 113, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsmittel außerhalb des/der
Arbeitsvolumina mit zumindest einem Wärmeenergiespeicher Wärmeenergie austauscht. 115.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 1 14, bei dem zumindest ein Wärmeenergiespeicher aus einer Anordnung von zumindest einer zumindest von einem Arbeitsmittel zu durchströmenden Schüttung eines kapazitiven Wärmeenergiespeichers(z.B. (Alt-) Glas (weiß), Kies (Durchmesser in engem Toleranzbereich : +- 20 %, Metall (-Schrott),..) und/oder Tsolationsmaterial besteht. 116. Verfahren zum Transfer von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß bei zumindest einem Wärmeenergiespeicher die Anordnung des durchströmten Speichermaterials mit dem dieses einhüllende Isolationsmaterial(, das bei der Wärmeausdehnung des Speichermaterials federnd zurückweichen kann,) so ausgestaltet ist, daß die maximale Abmessung einer beliebigen, grob betrachtet senkrecht zu durchströmenden Fläche bedeutend kleiner sind, als die kürzeste Distanz für die Durchströmung der gesamten Anordnung und diese schlauchformige Struktur wie ein aufgerolltes Wollknäuel aneinanderliegend so angeordnet ist, daß durch Tsolationsmaterial jeweils Speichermaterial voneinander getrennt ist, zwischen denen zumindest ein Arbeitsmittel bei der Durchströmung eine möglichst geringen Weg zurücklegen muß. 117. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 14 bis 116, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Wärmespeicher mehrere durch Ventile verschließbare Zugänge an mehreren Positionen aufweist, wobei zumindest ein Arbeitsmittel von einem dieser Zugänge zu einem anderen erst nach der Durchströmung eines Anteils des gesamten Speichermaterials gelangen kann. 118.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 117, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsmittel durch Sonnenenergie erhitzt, wahlweise zumindest teilweise in der Phase verändert oder chemisch verändert wird. 119.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 118, bei dem die Solarstrahlung z.B. durch Spiegel oder Linsen auf zumindest einen Wärmetauscher optisch konzentriert wird, der von zumindest einem Arbeitsmittel durchströmt wird.
120.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 119, bei dem die Konzentration der Solarstrahlung durch zumindest eine nach der relativen Position der Sonne ausgerichtete Einrichtung wie z.B. ein Parabolrinnenspiegel auf zumindest eine im Bereich der Brennlinie angeordnete Absorberstruktur erfolgt. 121.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder beiden der Ansprüche 119 oder 120, dadurch gekennzeichnet, daß vorallem zumindest ein Absorberstruktur mit verändertem Sonnenstand nachgeführt wird 122.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 118 bis 122, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein optischer Absorber und Wärmetauscher durch eine Struktur oder Material gegen die Umgebung so wärmeisoliert wird, daß durch diese Struktur die Solarstrahlung mit möglichst geringer Absorption oder Reflexion den Wärmetauscher erreicht. 123.
Verfahren zum Transfer von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß fast anstoßend an eine zu einer Ebene, welche zumindest einen Teil der reflektierten Strahlung zumindest einer Einrichtung zur optischen Konzentration der Strahlungsenergie auf eine Brennlinie (wie z.B. ein Parabolrinnenspiegel) in zwei gleich starke Strahlenbündel teilt, senkrechte Ebene durch die Brennlinie dieser Einrichtung Elemente angeordnet sind, deren Oberflächen parallel zu einer Linie durch den Bereich, in den die Strahlung um diese Brennlinie konzentriert wird, verlaufen, das eingestrahlte Sonnenlicht letztlich gerichtet reflektieren und die Wärmestrahlung eines Schwarzköφers mit einer Temperatur von 700°K zumindest, wenn sie von dieser Brennlime her sichtbar sind, möglichst weitgehend absorbieren (z.B. Glasröhren oder Glasfasern vgl. Lichtleiter), wodurch die auf zumindest eine Brennlinie konzentierte direkte Sonnenstrahlung zumindest teilweise in einen Bereich geleitet wird, (vgl. Lichtleiter oder transluzente thermische Isolation) in dem sie absorbiert wird 124.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 120 bis 123, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Einrichtung zur optischen Konzentration der Strahlungsenergie auf eine Brennlinie (wie z.B. ein Parabolrinnenspiegel) in einzelne Segmente parallel zur Brennlinie aufgeteilt ist, die einzeln in geringerem Umfang als in Anspruch 120 nötig, parallel nachgestellt werden, um bei der Nachführung des Absorbers eine Verbesserung der optischen Konzentration zu erreichen.
125.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 122 bis 124, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 123 oder 122 aufgeführten Elemente zumindest teilweise durch einen Arbeitsmittelstrom, der von der entsprechenden Brennlinie bzw. vom Brennpunkt weg strömt, gekühlt werden
126.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 oder 125, dadurch gekennzeichnet, daß kein Bauteil so angeordnet ist, daß eine Transmission der dann absorbierten
Strahlung durch Material erfolgen muß.
127.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 126, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 123 aufgeführten Elemente soweit von der Ebene mit höchster
Symmetrie, in der zumindest eine Brennlinie liegt, entfernt angeordnet sind, daß nur ein geringer Anteil der in Richtung auf diese Brennlinie reflektierten Strahlungsleistung bei idealer Ausrichtung der entsprechenden Einrichtung zur optischen Konzentration der Strahlungsenergie im Bereich der Stirnfläche dieser Elemente ankommt.
128.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 127, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen angeführten Elemente von der entsprechenden Brennlinie her durchströmt werden.
129.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 128, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ansprüchen 123 bis 128 angeführten Elemente so angeordnet sind, daß die solare Strahlung ohne Transmission zu Oberflächen gelangen kann, an der sie absorbiert wird, und die Oberfläche von der Strömung des Arbeitsfluids gekühlt wird.
130.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 129, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel zumindest eine Struktur mit einer die solare Strahlung absorbierenden Oberflächen durchströmen kann.
131.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 130, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 130 aufgeführten Elemente an beiden Enden dichtend gefaßt und so in ein zumindest in dem angrenzenden Bereich geschlossenes Leitungssystem integriert sind.
132.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 131 , dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der in Anspruch 131 aufgeführten Elemente im von der entsprechenden Brennlinie entfernten Bereich bei zumindest einigen der Oberflächen der
Absorptionskoeffizient für Sonnenstrahlung größer als bei Glaswänden ist. (z.B. durch
Schwärzung , ein eingeschobenes Rohr aus Metall oder Keramik oder einen
Metallstreifen)
133. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder beiden der Ansprüche 131 oder 132, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen AnsDriichen aufgeführten Elemente in durchströmte Elemente übergehen, die aus einem anderen Material bestehen und deren Oberflächen weitgehend die selbe Orientierung aufweisen. 134.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 133, dadurch gekennzeichnet. daß die Absorption der solaren Strahlung an Oberflächen erfolgt, die auch gerichtet reflektieren, wahlweise die Strahlung eines schwarzen Körpers mit der Temperatur
700°K absorbieren oder nicht und so angeordnet sind, daß die absorbierte solare
Strahlungsenergie pro Fläche möglichst konstant ist, so daß der Wärmeübergang von dieser Oberfläche an das Arbeitsmittel (trotz dessen geringer Wärmeleitfähigkeit oder
Wärmekapazität) bei minimalen Exergieverlusten erfolgt.
135.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 119 bis 134, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anordnung in Strahlrichtung hinter zumindest einem Teil zumindest einer
Brennlinie bzw. zumindest einem Brennpunkt mit thermischer Isolation ummantelt ist.
136.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 135, dadurch gekennzeichnet, daß in Einstrahlrichtung vor der Brennlinie zumindest ein flaches, ebenes und dünnes Bauteil (mit geringer Wärmeleitfähigkeit in
Einstrahlrichtung) (z.B. Schlitzblech, evtl. glasiert) angebracht ist, in dessen Ebene auch die entsprechende Brennlinie liegt oder zumindest in diesem Bereich verläuft.
137.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 119 bis 154, dadurch gekennzeichnet, daß aus zumindest einem Strömungskanal im Bereich der Brennlinie bzw. des Brennpunktes Luft so freigesetzt wird, daß sie entgegen der
Strahlungsrichtung strömt.
138.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 119, bei dem die Konzentration der Solarstrahlung durch zumindest einen bzgl. einer Symmetrieachse drehsymmetrischen, nach der relativen Position der Sonne ausgerichteten
Parabolspiegel auf zumindest einen im Bereich des Brennpunktes angeordneten
Wärmetauscher erfolgt.
139. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 119 bis 138, dadurch gekennzeichnet, daß vorallem zumindest ein Absorber mit verändertem Sonnenstand nachgeführt wird.
140.
Anlage zum Transfer von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise weitgehend parallel oder weitgehend rotationssymmetrisch zu einer Hauptstrahllinie, die in jeder Ebene liegen muß, welche die Strahlung, die von zumindest einer
Einrichtung zur optischen Konzentration der solaren Strahlungsenergie auf einen
Brennpunkt konzentriert wird, in zwei gleich starke Strahlenbündel teilt, und fast anstoßend an eine dazu senkrechte Ebene durch diesen Brennpunkt, Elemente angeordnet sind, deren Oberflächen in etwa parallel zu einer Linie durch den Bereich, in den die Strahlung um diesen Brennpunkt konzentriert wird, verlaufen, das eingestrahlte Sonnenlicht letztlich gerichtet reflektieren und die Wärmestrahlung eines
Schwarzkörpers mit einer Temperatur von 700°K zumindest, wenn sie von der
Brennlinie her sichtbar sind, möglichst weitgehend absorbieren (z.B. Glasröhren oder Glasfasern vgl. Lichtleiter), wodurch die auf einen Brennpunkt konzentrierte
Sonnenstrahlung in einen Bereich geleitet wird, (vgl. Lichtleiter oder transluzente thermische Isolation) in dem sie absorbiert wird.
141.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 119 bis 140, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Einrichtung zur optischen
Konzentration der solaren Strahlungsenergie auf einen Brennpunkt in einzelne Segmente aufgeteilt ist, die einzeln in geringerem Umfang als in den Ansprüchen 139 oder 120 nötig, nachgestellt werden, um bei der Nachführung des dazugehörigen
Absorbers eine Verbesserung der optischen Konzentration zu erreichen
142.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 140, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 140 aufgeführten Elemente zumindest teilweise durch einen
Arbeitsmittel ström, der vom entsprechenden Brennpunkt weg strömt, gekühlt werden.
143.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 142, dadurch gekennzeichnet, daß kein Bauteil so angeordnet ist, daß eine Transmission der Strahlung durch
Oberflächen erfolgen muß, deren tangential weitergeführten Ebenen von der entsprechenden Hauptstrahllinie in einem Winkel geschnitten werden, der deutlich von
0° abweicht.
144. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 143, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen aufgeführten Elemente soweit von der jeweils entsprechenden Hauptstrahllinie durch den Brennpunkt entfernt angeordnet sind, daß nur ein geringer Anteil der in Richtung auf den Brennpunkt reflektierten Strahlungsleistung bei idealer Ausrichtung des Parabolspiegels im Bereich der
Stirnfläche dieser Elemente ankommt.
145.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 144, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen angeführten Elemente vom entsprechenden Brennpunkt her durchströmt werden.
146.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 145, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ansprüchen 140 bis 145 angeführten Elemente so angeordnet sind, daß die solare Strahlung ohne Transmission zu Oberflächen gelangen kann, an der sie absorbiert wird und die von der Strömung des Arbeitsfluids gekühlt wird.
147.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 146, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel zumindest eine Struktur mit der die solare Strahlung absorbierenden Oberflächen durchströmen kann.
148.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 147, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 145 aufgeführten Elemente an beiden Enden dichtend gefaßt und so in ein zumindest in dem angrenzenden Bereich geschlossenes Leitungssystem integriert sind.
149.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 148, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der in Anspruch 148 aufgeführten Elemente im vom Brennpunkt entfernten Bereich bei zumindest einigen der Oberflächen, mit weitgehend parallelen
Schnittlinien der tangentialen Ebenen, der Absorptionskoeffizient für Sonnenstrahlung größer als bei den Glaswänden ist. (z.B. durch Schwärzung , ein eingeschobenes Rohr aus Metall oder Keramik oder einen Metallstreifen)
150. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 148, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 148 aufgeführten Elemente in durchströmte Elemente übergehen, die aus einem anderen Material bestehen und deren
Oberflächen weitgehend die selbe Orientierung aufweisen.
151. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 150, dadurch gekennzeichnet, daß die Absorption der solaren Strahlung an Oberflächen erfolgt, die auch gerichtet reflektieren, wahlweise zumindest teilweise die Strahlung eines schwarzen Körpers mit der Temperatur 700°K absorbieren oder nicht absorbieren und so angeordnet sind, daß die absorbierte Energie pro Fläche möglichst konstant ist, so daß der Wärmeübergang von dieser Oberfläche an das Arbeitsmittel (trotz dessen geringer Wärmeleitfähigkeit oder Wärmekapazität) bei minimalen Exergieverlusten erfolgt.
152.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 119 bis 151 , dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anordnung in Strahlrichtung hinter zumindest einer Brennlinie oder zumindest einem Brennpunkt mit thermischer
Isolation ummantelt ist.
153.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 140 bis 152, dadurch gekennzeichnet, daß in Einstrahlrichtung vor zumindest einem
Brennpunkt zumindest ein flaches, ebenes, dünnes und gerichtet reflektierendes und/oder transmittierendes Bauteil mit geringer Wärmeleitfähigkeit (z.B. Schlitzblech, evtl. glasiert) in Form eines Kegelmantels angebracht ist, dessen Symmetrieachse die
Hauptstrahllinie ist und dessen verlängerte Kegelspitze auf den Brennpunkt weist. 154.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 153, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zumindest eines optischen Absorbers zumindest ein Ventil angeordnet ist, das abhängig von der Temperatur zum Schutz vor Überhitzung im Notfall geöffnet wird, so daß Luft aufgrund der Kaminwirkung, welche durch ein verlängerndes Rohr
(in Hauptstrahlrichtung) verstärkt werden kann, durch die Absorberstruktur strömt.
155.
Verfahren zum Transfer von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß in Strahlrichtung hinter zumindest einer transparenten Abdeckung im Tdealfall weitgehend gerichtet transmittierende und/oder reflektierende Elemente, welche im Idealfall die Infrarotstrahlung eines Schwarz-Körpers mit der Temperatur von 700°K weitgehend absorbieren, so weitgehend parallel angeordnet und ausgerichtet werden, daß die Oberflächen weitgehend parallel zur Einstrahlungsrichtung liegen und ein möglichst großer Anteil der Sonnenstrahlung in möglichst großer Entfernung der transparenten Abdeckung absorbiert wird, und von der transparenten Abdeckung her von zumindest einem Arbeitsmittel in Strahlrichtung durchströmt werden, wobei die nicht angestrahlten Seiten dieser Anordnung thermisch isoliert sind. 156.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 155, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 155 aufgeführten weitgehend ebenen Elemente mit größerer Fläche einzeln auf jeweils einer Achse gelagert sind und der Sonne durch die Drehung um diese Achse nachgeführt werden 157.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 155, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 155 aufgeführten Elemente zusammen mit der gesamten in Anspruch 155 charakterisierten Anordnung der Sonne nachgeführt werden. 158.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 155, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 155 charakterisierten weitgehend ebenen Elemente zusammen mit der gesamten in Anspruch 155 charakterisierten Anordnung auf einer gemeinsamen Achse gelagert sind und der Sonne nachgeführt werden. 159.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 155, dadurch gekennzeichnet, daß in Strahlrichtung vor den in Anspruch 155 aufgeführten Elemente zumindest eine weitere transluzente Anordnung von Elementen entgegen der Strahlrichtung durchströmt wird 160.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 155 bis 159, dadurch gekennzeichnet, daß der Raum zwischen zumindest einer transparenten Abdeckung und den in diesen Ansprüchen charakterisierten Elementen ebenso in Strömungskanäle aufgeteilt ist, wie der Raum auf der anderen Seite dieser Elemente zwischen diesen Elementen und der entsprechenden Isolation.
161. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 155 bis 160, dadurch gekennzeichnet, daß auch zumindest ein Raum zwischen den in Anspruch 159 charakterisierten Elementen, die in unterschiedlicher Richtung von zumindest einem Arbeitsfluid durchströmt werden, ebenso in Strömungskanäle aufgeteilt ist, wie die in Anspruch 160 charakterisierten Räume. 162.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 155 bis 161, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmung der in den Ansprüchen 155 oder 159 charakterisierten Elemente von einem Strömungskanal zum anderen nur durch die Überwindung eines genügend großen Strömungswiderstandes möglich ist, so daß zu dieser Strömung keine effektiv störende konvektive Strömung überlagert wird. 163. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 155 bis 162 dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Raum zwischen den in diesen Ansprüchen charakterisierten Elementen und der entsprechenden opaken Isolation, angrenzend an die Enden dieser Elemente eine zu durchströmende Absorberstruktur mit ausreichend großem Strömungswiderstand angebracht ist. 164.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 160 bis 163, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle, die in unterschiedlichen in diesen Ansprüchen charakterisierten Räumen verlaufen, auch in verschiedene Richtungen verlaufen. 165.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 160 bis 164, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung so reguliert wird, daß durch jeden Strömungskanal am Übergang zum entsprechenden Sammelkanal eine Menge von Arbeitsfluid strömt, die etwa proportional ist zu der in dem Flachenbereich absorbierten Strahiungsenergie, der vom
Strömungskanal abgedeckt wird
166.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 160 bis 165, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Strömungskanäle durch jeweils einen eigenen Ventilator mit einem Sammelkanal Arbeitsmittel austauschen
167.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 160 bis 166, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Strömungskanäle durch ein temperaturabhängig gesteuertes Ventil in einen Sammelkanal Arbeitsmittel abgeben.
168. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 155 bis 167, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zumindest eines optischen Absorbers zumindest ein Ventil angeordnet ist, das abhängig von der Temperatur zum Schutz vor Überhitzung im Notfall geöffnet wird, so daß Luft aufgrund der Kaminwirkung, welche durch ein verlängerndes Rohr verstärkt wird, durch die Absorberstruktur strömt.
169
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 123 bis 168, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der in den Ansprüchen 123 bis 168 charakterisierten Kollektoren hintereinander geschaltet werden, so daß zumindest ein Arbeitsfluid in mehreren
Stufen erhitzt wird. 170.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 169, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsmittel durch die wahlweise bei Kernreaktionen z.B. in einem mit Helium gekühlten und mit Graphit moderierten Reaktor oder bei einer Verbrennung z.B. von Biomasse oder Biogas mit Frischluft freigesetzten Wärmeenergie erhitzt wird. 171. Verfähren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -
170, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem die bewegten Komponenten und die Ventile mehrerer Arbeitsvolumina so steuert, daß die jeweiligen thermodynamischen Kreisprozesse mit derselben Periodendauer phasenverschoben ablaufen. 172.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 171 , dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige Ein- und Auslaßventile der Arbeitsvolumina jeweils in die selben externen Räume fuhren. 173.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -
171, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsmittel nach dem Ausströmen aus zumindest einem Auslaßventil zumindest eines Arbeitsvolumens nach wahlweise einer (erneuten) Erhitzung, Abkühlung oder Druckänderung durch zumindest ein Einlaßventil in zumindest ein anderes Arbeitsvolumen strömt. 174.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 - 173, dadurch gekennzeichnet, daß (gefilterte) Frischluft durch die Abgase zumindest einer Verbrennungskraftmaschine in zumindest einem Wärmetauscher oder zumindest einem Regenerator (der als Katalysator wirkt) erhitzt wird und durch zumindest ein Einlaßventil in zumindest ein Arbeitsvolumen aufgenommen wird und zumindest teilweise durch zumindest ein Auslaßventil in zumindest einen Raum mit höherem Druck wieder abgegeben wird. 175. Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 174, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft, welche aus zumindest einem Arbeitsvolumen bei erhöhtem Druck durch zumindest ein Auslaßventil ausgepreßt wird, (nach einer Zwischenspeicherung in einem puffernden Drucktank) zumindest teilweise in zumindest eine Verbrennungskraftmaschine einströmt . 176.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 174 bis 175, dadurch gekennzeichnet, daß dabei die kühle Luft aus dem Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens entnommen wird, das an den Kühler angrenzt. 177. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -
176, bei dem Einlaß- und Auslaßventile zumindest zweier Arbeitsvolumina so (durch einen gemeinsamen Raum) verbunden sind, daß das Arbeitsfluid nach dem Ausströmen aus zumindest einem Arbeitsvolumen nach wahlweise einer oder keiner Wechselwirkung mit Systemen wahlweise zur Druckänderung oder zum Wärmeenergieaustausch zumindest teilweise in zumindest ein weiteres Arbeitsvolumen einströmen kann. 178. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
177, dadurch gekennzeichnet, daß in eine durch Anspruch 45 näher bezeichnete Anordnung von Arbeitsvolumina eingesaugtes Gas als trockenes, lösungsmitteldampfreduziertes oder/und ölfreiees Durckgas einem Druckgasspeicher zugeführt wird, wobei die Trocknung des Gases durch die während dem Aufenthalt wie im Anspruch 211 näher bezeichneten kältesten Teilvolumen Kondensierung oder Sublimierung eines Teils des Lösungsmittels oder des Wasserdampfes erfolgt und das Eis / gefrorene Lösungsmittel während Leerlaufzeiten in denen z.B. das Einlaßventil bei laufendem Antrieb geöffnet bleibt, wieder aufgetaut und aus zumindest einem Arbeitsvolumen entfernt wird. 179.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
178, bei dem die aus zumindest einem Arbeitsvolumen abgeführte Wärmeenergie wahlweise zur Warmwasseraufbereitung oder Heizung (über Nah- oder Femwärmesysteme) übertragen wird. 180.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
179, bei dem zusätzliche Komponenten aus dem Baugewerbe so angeordnet sind, daß darin gewohnt und gelebt werden kann und eine Kombination der Teilsysteme Arbeitsvolumen, Speicher, Erhitzer durch Verbrennung und Sonnenkollektor durch Parallelschaltung erfolgt.
181.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 180, bei dem das Arbeitsfluid
Luft ist und/oder in zumindest einem Arbeitsvolumen mit Kühlwasser (mit
Frostschutz) gekühlt wird. 182.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
181, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Wärmetauscher z.B Gas - Flüssigkeit für Heizung und Warmwasser Wärmeenergie zur Verfügung gestellt wird
183. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
182, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung oder als Wärmequelle zumindest ein Wasserbecken wie z B ein Regenwasserbecken als Zwischenspeicher verwendet wird und dieser mit Umgebungsluft gekühlt bzw erwärmt wird
184. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -
183, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Größe zumindest eines Arbeitsvolumens nur einen Teil der
Druckänderung bewirkt.
185. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -
183, dadurch gekennzeichnet, daß
Sonnenenergie durch eine Integration mehrerer der in diesem Patent charakterisierten
Teilsystemen wie Gasverdichter, Wärmeenergiespeicher, Sonnenkollektor ,
Druckgasspeicher, Turbine und Stromgenerator nach charakterisierter Umwandlung und/ oder Speicherung entsprechend dem Bedarf als elektrische Energie zur
Verfügung gestellt wird.
186.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 -
184, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Flüssigkeit in jedem Wärmetauscher in jedem Arbeitsvolumen stets kleiner ist, als der niedrigste im Betriebszustand auftretende Druck im entsprechenden Arbeitsvolumen.
187. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 186, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein an zumindest ein kältestes Teilvolumen angrenzender Regenerator so gedreht oder verschoben wird, daß zumindest periodisch zumindest ein Teil des Regenerators in einem warmen Raum auftauen und abtropfen kann, von wo die Flüssigkeit dann automatisch (durch ein
Rohrleitungssystem) abgeführt werden kann.
188.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 187, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeitsfluid durch die Durchströmung zumindest eines Regenerators abgekühlt und wieder erwärmt wird, wobei dem abgekühlten Arbeitsfluid Wärmeenergie entzogen und dabei Lösungsmittel kondensiert oder sublimiert wird.
189.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 188, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest den Teil des Verfahrens zum Transfer von Entropie, das als
Kältemaschine wirkt, Gas abgekühlt wird und diese abgekühlte Gas (im geschlossenen
Kreislauf) einen Wärmeenergiespeicher (vgl. Ansprüche 114 - 117) abkühlt, der anschließend durch einen anderen Gasstrom wieder erwärmt wird, wobei Lösungsmittel aus dem Gas kondensiert und/oder ausgefrohren (sublimiert) wird.
190.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 187 bis 189, dadurch gekennzeichnet, daß diese Verfahren zur Wassergewinnung aus der Luftfeuchtigkeit eingesetzt wird. 191.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 190, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zu kühlender Raum thermisch an ein Teilvolumen zumindest eines
Arbeitsvolumens angekoppelt ist. 192.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 191, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Kühlraum thermisch angekoppelt ist an zumindest ein Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens, das wie bei einem bekannten thermischen Kompressor aufgebaut ist und das mit zumindest einem nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 191 gekennzeichneten Arbeitsvolumen verbunden ist, wobei das
Steuersystem in den beiden Arbeitsvolumina unterschiedlicher Art Strukturen oder
Bauteile mit der selben Periodendauer bewegen.
193. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 192, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Flüssigkeit zumindest eines
Flüssigkeitskolbens wärmetauschende Flächen im Betriebszustand benetzt und auch als Heiz- bzw. Kühlflüssigkeit eingesetzt wird. 194.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 193, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Flüssigkeit zumindest eines Flussigkeitskolbens im Betriebszustand zumindest ein Gefäß oder zumindest eine saugfahige Struktur füllt und in einem Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens verrieselt
195 Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 194, dadurch gekennzeichnet, daß durch Ventile ein
Flussigkeitsaustausch zumindest eines offenen Behälters mit zumindest einem
Arbeitsvolumen erfolgt und der Flussigkeitsspiegel in diesem Behalter höher ist, als durchschnittlich im entsprechenden Arbeitsvolumen 196
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 195, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest ein
Überdruckventil Flüssigkeit aus zumindest einem Arbeitsvolumen entweicht, wenn zumindest ein Flussigkeitskolben zuerst im kalten Bereich oben an einer Hubbegrenzung anschlagt
197
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 196, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer des
Flussigkeitsverdrangerkolbens in den Extremstellungen periodisch vorübergehend verriegelt wird, um einen Bewegungsablauf zu erreichen, mit dem wahrend einer
Periode eine maximale Temperaturanderung des Arbeitsfluides in zumindest einem
Arbeitsvolumen erreicht werden kann
198
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 42 bis 197, dadurch gekennzeichnet, daß wenn der Schwimmer des
Flussigkeitsverdrangerkolbens in den Extremstellungen bewegt wird, je eine Klappe den Querschnitt für die Flussigkeitsstromung so weit entgegen der Stromungsrichtung verschließt und durch eine Feder offengehalten wird, daß abhangig von der
Stromungsgeschwindigkeit diese Klappe vollends schließt 199
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 198, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Betätigung zumindest einer Kompressionseinrichtung zumindest eines
Druckvolumens umgesetzte Kompressionsarbeit im Hydraulik- System (durch zumindest eine Hochdruck - Gasfeder) zumindest zum Teil gespeichert wird
200
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 199, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Betätigung zumindest einer Kompressionseinrichtung zumindest eines Druckvolumens umgesetzte Kompressionsarbeit im Hydraulik- System durch zumindest ein Schwungrad verbunden mit der zeitweise entweder antreibenden oder angetriebenen Pumpe zumindest zum Teil gespeichert wird
201
Vorrichtung zum Transfer von Entropie, bei der gegen andere Räume oder die Umgebung durch zumindest ein Ventil und zumindest ein Druckgehause wahlweise ohne oder mit mechanischer Kompressionseinrichtung, wie z B Kolben,
Flussigkeitskolben oder Membran, und wahlweise zumindest eine Flüssigkeitsgrenzfläche oder keine zumindest ein mit Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen weitgehend eingegrenzt wird, in dem
• jeweils zumindest zwei gegeneinander abgrenzbare, vom Arbeitsfluid in einer Periode mit maximaler Menge zu durchströmende Strukturen oder Bauteile mit für den thermodvnamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen, in welchen im Betriebszustand jeweils vom Arbeitsfluid zu durchströmende isotherme Flächen unterschiedlicher Temperatur ausgebildet werden,
• wahlweise zumindest ein oder kein dazwischen verbindend angeordnetes und weitgehend abdichtendes oder mit der Wirkung eines Regenerators ausgestattetes Element oder Bauteil wie z.B. eine (faltbare) Membrane, gefaltete, teleskopartige oder federnde Bleche, eine formveränderbare Regeneratorstruktur oder eine Flüssigkeitsgrenzfläche
• oder wenigstens ein oder kein in diesem Arbeitsvolumen bewegbarer Verdrängerkolben • und die Begrenzung des Arbeitsfluids zumindest ein Teilvolumen mit minimaler Größe weitgehend übersehneidungsffei zu Vergleichbarem abgrenzen und zum Teil durch daran angreifende Elemente des Steuersystems zu Bewegungen veranlaßt werden, durch die das Verhältnis von diesem Teilvolumen zu diesem Arbeitsvolumen überwiegend in den Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses entweder vergrößert oder verkleinert wird, während denen dieses Arbeitsvolumen nur geringer in der Größe verändert wird und je nach Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen jeweils zumindest ein bestimmtes Ventil, dessen Öffnungs- und Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflußt und welches dieses Arbeitsvoiumen gegen zumindest einen äußeren Raum abgrenzen kann, welcher angefüllt ist mit zumindest einem Arbeitsmittel bei teilweise unterschiedlichen, relativ zur periodischen Druckänderung in diesem Arbeitsvolumen während diesen Zeitperioden nur geringeren Schwankungen unterworfenen Drücken, vom Steuersystem oder dem Strömungsdruck überwiegend (in den oben charakterisierten Zeitperioden) offen gehalten und durchströmt wird, welches (Ventile) wahrend zwischen diesen Zeitperioden ablaufenden anderen Zeitperioden geschlossen gehalten wird, in denen der Druck des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen durch die Verschiebung der oben genannten oder weiteren Komponenten oder Bauteile durch das Steuersystem und der dadurch verursachten Veränderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen und/oder durch eine Veränderung der Größe dieses Arbeitsvolumens durch die mechanische Kompressionseinrichtung entweder steigt oder fällt und das Verhältnis jedes wie oben definierten Teilvolumens zu diesem Arbeitsvolumen nur in entscheidend geringerem Umfang verändert wird, wobei während einem relativ zur Periodendauer viel längeren Zeitintervall entweder eine Wärmeenergieaufnahme oder -abgäbe zumindest einer
Substanz eines kontinuierlichen oder periodisch an- und abschwellenden Massenstroms bei gleitender Temperatur oder bei mehreren Temperaturniveaus erfolgt und in diesem Arbeitsvolumen zumindest ein Arbeitsmittel zumindest teilweise als Arbeitsfluid wirkt, das den periodischen thermodynamischen Kreisprozeß durchläuft. 202.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 201, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile zumindest eines Arbeitsvolumens, deren Öffnungs- und Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozeß entscheidend beeinflussen, so angeordnet und eingebunden sind, daß ein durch zumindest ein derartiges Einlaßventil einströmender Anteil eines Arbeitsmittels erst nach der Durchströmung zumindest eines in Anspruch 201 ausführlich charakterisierten Teilvolumens zu wenigstens einem derartigen Auslaßventil gelangt und durch dieses bei kontinuierlichem Betrieb während einer anderen Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses bei Drücken und mit Temperaturen, die in einem anderen Bereich liegen, dieses Arbeitsvolumen wieder verläßt 203. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder beiden der Ansprüche 201 oder 202, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen näher charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens immer weitgehend dasselbe Größenverhältnis zueinander aufweisen 204. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 203, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsvolumen durch die Einwirkung des Steuersystems auf die Kompressionseinrichtung, wie z B Kolben, Flüssigkeitskolben oder Membran, periodisch überwiegend dann entweder vergrößert oder verkleinert wird, wenn die in den Ansprüchen 201 oder 202 näher bezeichneten, für die Gestaltung des thermodynamischen Kreisprozesses entscheidenden Ventile geschlossen sind. 205.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 204, bei dem das Steuersystem so ausgestaltet ist, daß es in bestimmten Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses eine oder mehrere der in Anspruch 201 angeführten Komponenten zu Bewegungen veranlaßt, durch die überwiegend jene durch diese Bauteile eingegrenzten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens entweder vergrößert oder verkleinert werden, die während den in Anspruch 201 charakterisierten Zeitperioden, in denen das in Anspruch 201 charakterisierte Teilvolumen entscheidend in der Größe verändert wird, nur in geringerem Umfang in der Größe verändert werden
206. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 205, bei dem die Komponenten, welche zumindest ein in den Ansprüchen 201 oder 202 näher bezeichnetes Teilvolumen begrenzen, so angeordnet oder durch das Steuersystem bewegt werden, daß dieses Teilvolumen während den im ersten Teil von Anspruch 205 charakterisierten Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses in der Größe nur in geringerem Umfang geändert wird und vollständig von Arbeitsfluid durchströmt werden kann. 207.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-206, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand durch das Steuersystem die in den Ansprüchen 201 -206 aufgeführten Teilvolumina zumindest eines
Arbeitsvolumens so in der Größe verändert werden, daß dadurch die Änderung der mittleren Temperatur während einer Periode maximal wird.
208. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 207, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Bewegung zumindest einiger der in Anspruch 201 aufgeführten Strukturen oder Bauteile durch das Steuersystem die durch Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses kontinuierlich verkleinert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen sinkt und in ein Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, das nur an einen von Arbeitsfluid in jeder Periode mit maximaler Menge zu durchströmenden Regenerator direkt angrenzt, durch zumindest ein weit offenes Einlaßventil aus einem Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, heißes Arbeitsmittel einströmt und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 201 charakterisierten Ventilen erhöht wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 201 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen, oder vergleichbare durch das Steuersystem, welche das kälteste
Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, an das nur der Kühler aber kein Regenerator direkt angrenzt, verkleinert und das heißeste, an zumindest ein Einlaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen vergrößert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erhöht wird und aufgrund der Bewegung einiger der in Anspruch 201 aufgeführten Komponenten durch das Steuersystem die durch Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina dieses Arbeitsvolumens während der darauffolgenden Zeitperiode kontinuierlich vergrößert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen steigt und durch zumindest ein weit offenes Auslaßventil aus jenem Teilvolumen, das in Anspruch 201 näher bezeichnet ist und das durch einen Regenerator eingegrenzt wird, der zumindest zeitweise am Kühler anliegt, in einen Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, Arbeitsfluid, mit einer geringeren Temperatur als beim Einströmen, ausströmt und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 201 charakterisierten Ventilen erniedrigt wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 201 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen oder damit vergleichbar sind, durch das Steuersystem, welche das kälteste Teilvolumen, an das nur der Kühler aber kein Regenerator direkt angrenzt, vergrößert und das heißeste an zumindest ein Einlaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen verkleinert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erniedrigt wird und der Kreisprozeß geschlossen wird. 209. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 208, bei dem die Druckdifferenz der von zumindest einem Arbeitsvolumen durch zumindest jeweils ein Ein- bzw. Auslaßventil abgegrenzten Räumen so eingestellt und/oder die in den Ansprüchen 201 bis 208 näher bezeichneten Komponenten so durch das Steuersystem angetrieben werden, daß zumindest ein in Anspruch 205 näher bezeichnetes Teilvolumen, welches während den in Anspruch 201 charakterisierten Zeitperioden des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in denen das in Anspruch 201 charakterisierte Verhältnis von Teilvolumen zum entsprechenden Arbeitsvolumen entscheidend in der Größe verändert wird, überwiegend in der Größe unverändert bleibt, während der gesamten Periode des Kreisprozesses so in der Größe verändert wird, daß die mittlere Größe dieses Teilvolumens in den Zeitperioden des Druckanstieges entweder größer oder kleiner ist, als in den Zeitperioden des Druckabfalls und so auch diesem Teilvolumen Wärmeenergie in der Bilanz zugeführt bzw. entzogen wird. 210.
Vorrichtung zum Transfer von Entrooie nach Ansoruch 209. bei dem im
Betriebszustand der Temperaturunterschied der in Anspruch 209 aufgeführten Teilvolumina durch den dort charakterisierten Ablauf vergrößert wird und dadurch während der in Anspruch 205 charakterisierten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in denen das in Anspruch 201 charakterisierte Größenverhältnis von Teilvolumen zu Arbeitsvolumen nicht entscheidend verändert wird, eine größere Änderung der mittleren Temperatur des Arbeitsfluids in zumindest einem Arbeitsvolumen erreicht wird, was bei konstanter Größe dieses Arbeitsvolumens aufgrund der geschlossenen Ventile zu einer größeren Druckänderung führt, die auch durch eine gleichzeitige Änderung der Größe dieses Arbeitsvolumens unterstützt werden kann. 211.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 209 oder 210, bei dem nur dem kältesten der in diesen Ansprüchen aufgeführten Teilvolumina durch das in den Ansprüchen 209 oder 210 charakterisierte Zusammenwirken von Druckdifferenz und Steuersystem Wärmeenergie entnommen wird.
212. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 211, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsvolumen ein Ventil zum Austausch von Arbeitsfluid aufweist, welches temperaturgesteuert im Betriebszustand eine Überhitzung des heißesten Teilvolumens verhindert. 213. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 212, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Ventil, dessen Öffnungs- oder Schließzeitpunkt den thermodynamischen Kreisprozess entscheidend beeinflußt, durch das Steuersystem geöffnet wird, und erst dadurch der Druck von an dieses Ventil angrenzenden Räume ausgeglichen wird. 214.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 213, dadurch gekennzeichnet, daß wahrend einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in der durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil in bzw aus zumindest ein(em) Arbeitsvolumen zumindest ein Arbeitsmittel entweder ein- oder ausströmt, auch zumindest ein Arbeitsmittel zusätzlich durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil in zumindest ein wie in Anspruch 201 oder vergleichbar von diesem Arbeitsvolumen abgeteiltes Teilvolumen ein- bzw ausströmt, aus dem bzw in das wie in den Ansprüchen 201 oder 202 beschrieben, in einer anderen Zeitperiode Arbeitsfluid durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil bei anderem Druck aus- bzw einströmt 215
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 214, dadurch gekennzeichnet, daß wahrend einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses, in der durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil zumindest ein Arbeitsmittel in zumindest ein Arbeitsvolumen entweder ein- oder ausströmt, auch Arbeitsfluid durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil aus bzw in zumindest einem, wie in Anspruch 201 oder vergleichbar, von diesem Arbeitsvolumen abgeteilten Teilvolumen aus- bzw einströmt, aus dem bzw in das, wie in den Ansprüchen 201 oder 202 beschrieben, in einer anderen Zeitperiode durch zumindest ein durch das Steuersystem offengehaltenes Ventil Arbeitsfluid bei anderem Druck aus- bzw einströmt
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-215, dadurch gekennzeichnet, daß die Große zumindest eines Arbeitsvolumens im Betriebszustand weitgehend unverändert bleibt, so daß durch Änderung dieses Arbeitsvolumens kein für den thermodynamischen Prozeß entscheidender Austausch von mechanischer Arbeit erfolgt 217 Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 216, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest eine der in Anspruch 201 charakterisierten Struktur mit Warmeubergangsflachen mit zumindest einem Wärmetauscher zumindest einem Arbeitsvolumen Wärmeenergie zugeführt oder entnommen wird (z B durch Autokuhler) 218
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-217, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der in Anspruch 201 naher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit Warmeubergangsflachen als Warmespeicher ausgestaltet sind 219"
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 218, dadurch gekennzeichnet, daß der Warmespeicher einen Phasenubergang oder eine chemische Reaktion aufweist
220
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 219, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem in Anspruch 201 definierten Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens zumindest ein Wärmetauscher angrenzt, durch den diesem Arbeitsvolumen im Betriebszustand entweder Wärmeenergie zugeführt oder entnommen wird. 221.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 220, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsfluid Luft ist. 222.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-221, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine in Anspruch 201 näher bezeichnete Struktur oder Bauteil mit Wärmeübergangsflächen auch als Regenerator wirkt, d.h. als Wärmespeicher der die Wärmekapazität des Materials nutzt und eine große Grenzfläche sowie eine geringe Wärmeleitfähigkeit in Strömungsrichtung aufweist.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-222, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 201 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit Wärmeübergangsflächen so ausgelegt sind, daß im Betriebszustand Abscheidungen wie Schmutz, Schwebstoffe oder Kondensat automatisch entfernt und vom Arbeitsfluid weitertransportiert oder so weitergeleitet werden, daß sie durch spezielle Öffnungen oder Rohrsysteme zumindest einem Arbeitsvolumen entnommen werden können. 224.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 223, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Regenerator als Filter wirkt und so mit einem Rahmen verbunden ist, daß er mit geringem Aufwand ausgetauscht werden kann. 225.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 223, dadurch gekennzeichnet, daß das, was bei unterschiedlichen Temperaturen abgeschieden wird, getrennt aus zumindest einem Arbeitsvolumen entnommen werden kann, um z.B. unterschiedliche chemische Zusammensetzungen zu erhalten
226.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 225, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einem Arbeitsvolumen zumindest ein weiteres Arbeitsmittel periodisch zugeführt wird, diese innerhalb dieses Arbeitsvolumens so bewegt wird, daß ein Austausch mit dem Arbeitsfluid möglich ist und es mit veränderter Phase, Temperatur oder chemischer Zusammensetzung diesem Arbeitsvolumen wieder entnommen wird. 227.
I Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem der Ansprüche 201-226, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 201 oder 202 näher bezeichneten, für den thermodynamischen Prozeß notwendigen Wärmeübergangsflächen als Katalysator ausgebildet sind. 228~
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 227, dadurch gekennzeichnet, daß die periodische Größenveränderung zumindest einiger der in diesen Ansprüchen näher bezeichneten Teilvolumina zumindest teilweise durch eine Verschiebung in Hubrichtung der in Anspruch 201 oder 202 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen gegen das das Arbeitsvolumen begrenzende Gehäuse zustande kommt, wobei auf Flächen in Hubrichtung Dichtungen gleiten, so daß die Strukturen mit Wärmeübergangsflächen bei einer Bewegung durchströmt werden müssen. 229.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 228, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zumindest einen Wärmetauscher tragender Rahmen immer einen weitgehend konstanten Abstand in Hubrichtung zu einem Regenerator aufweist, an diesem Wärmetauscher eine andere Struktur oder ein anderes Bauteil mit Regenerator nur während einem Teil einer Periode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses anliegt und in dieser Zeitperiode parallel zu diesem Wärmetauscher auch eine auf dem selben Rahmen aufgebrachte Struktur mit relativ zu diesem Wärmetauscher deutlich größerem Strömungswiderstand vom Arbeitsfluid durchströmt werden kann. 230. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201
- 229, bei dem die in Anspruch 201 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen und zum Teil das daran angreifende Steuersystem zumindest teilweise durch eine relativ homogene Struktur mit großer Wärmeübergangsfläche ausgebildet sind, welche aufgrund ihres inneren Zusammenhalts oder ihre federnden Eigenschaften durch Auseinanderziehen oder Zusammenpressen eine Änderung der Größe des in Anspruch genommenen Volumens ermöglicht und dadurch eine Definition von Teilvolumina, die durch Anspruch 201 oder 202 abgedeckt ist, möglich wird. 231.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 230, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 230 aufgeführte relativ homogene Struktur mit großer Wärmeübergangsfläche durch metallenes Gewebe gebildet wird, welches diagonal zur Drahtrichtung gewellt ist und von dem mehrere Lagen aufeinanderliegenden, wobei diese Wellen kreuzweise (Winkel nicht nur 90°) aufeinander liegen.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 231, dadurch gekennzeichnet, daß an den Übergangsflächen oder den/dem Strömungskanälen/Strömungskanal bei zumindest einem Wärmetauscher Kugeln oder Federn angeordnet sind, so daß eine
Ausgleichsbewegung der Regeneratorstruktur beim Federn möglich ist.
233.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 232, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand zumindest ein (in Anspruch
21 angeführter) Verdrängerkolben vom Arbeitsfluid umströmt werden kann und in
Hubrichtung eine Länge aufweist, welche mindestens der Amplitude der periodischen
Bewegung relativ zum Gehäuse entspricht.
234. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201
- 233, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand zumindest ein in Anspruch 233 angeführter Verdrängerkolben vom Arbeitsfluid durchströmt wird und dabei mit einem Regenerator Wärmeenergie austauscht und in Hubrichtung eine Länge aufweist, welche mindestens der (maximalen) Amplitude der periodischen Bewegung relativ zum Gehäuse entspricht. 235.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 234,dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand zumindest ein in Anspruch 233 oder 234 angeführter Verdrangerkolben vom Arbeitsfluid in einem Bereich umströmt wird, in dem vom Arbeitsfluid durch die Wand zumindest eines Druckgehäuses Wärmeenergie entweder aufgenommen oder abgegeben wird. 236. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-235, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand die periodische Größen- Veränderung zumindest eines der in diesen Ansprüchen näher bezeichneten Teilvolumina durch das Verschieben zumindest eines (in Anspruch 201 angeführten) Verdrängerkolbens bewirkt wird und das Arbeitsfluid nur nach der Durchströmung zumindest eines anderen derartigen Teilvolumens von der einen anströmbaren Seite des Verdrängerkolbens auf die andere anströmbare Seite des Verdrängerkolbens gelangen kann 237. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 236, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrängerkolben zumindest zum Teil zwischen zwei Strukturen oder Bauteilen mit Regeneratoren und/oder Wärmetauscher geschoben wird und Strömungskanäle (in Form von Schlitzen in Hubrichtung) von einem Regenerator zum anderen aufweist. 238. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 236 bis 237, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem in Anspruch 236 oder 237 charakterisierten Verdrängerkolben ein starres Element in Hubrichtung befestigt ist, das in eine Zahnstange übergeht, die auf zumindest ein Zahnrad einer Welle wirkt. 239.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 236 bis 238, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem Verdrängerkolben zumindest ein flexibles zugfestes Element des Steuersystems (z.B. Gurt) beweglich befestigt ist, das auf einer durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebenen Welle auf- und abgewickelt wird und das wahlweise durch die Gewichtskraft dieses Verdrängerkolbens, oder durch ein am freien Ende eines starren Elements, das in Hubrichtung an diesem Verdrängerkolben befestigt ist, angebrachtes weiteres flexibles zugfestes Element des Steuersystems auf Spannung gehalten wird, welches auf die durch das durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebene Welle aufgewickelt wird, wenn das andere abgewickelt wird. 240.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 238 bis 239, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebene Welle mehrere Verdrängerkolben angetrieben werden. 241.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 238 bis 240, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Welle durch das Druckgefäß aus dem Arbeitsvolumen hinaus geführt (und dort durch andere Teilsysteme des
Steuersystems angetriebenen) wird
242
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 236 bis 242. dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrangerkolben als Flussigkeitskolben ausgebildet ist, wobei mit Kontakt zur Flüssigkeit eine andere isolierende Struktur so bewegt wird, daß die von der Flüssigkeit im Betriebszustand bei der periodischen Bewegung benetzten Flachen gegen eine direkte Anstromung durch heißes Arbeitsfluid weitgehend abgedeckt werden 243
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 236 bis 242, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest ein mit Kolbenflussigkeit gefülltes, an das Druckgefaß angeschlossenes Rohr, das eine bewegbare Grenzflache der Flüssigkeit ohne Kontakt zu einem mit Arbeitsfluid ausgefüllten Arbeitsvolumen aufweist, zumindest ein mit Arbeitsfluid gefülltes Arbeitsvolumen in der Große verändert wird
244
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 243. dadurch gekennzeichnet, daß die bewegbare Grenzflache der Flüssigkeit ohne Kontakt zu einem mit Arbeitsfluid gefüllten Arbeitsvolumen durch einen mit dem Steuersystem und einem
Energiespeicher (z B Schwungrad) verbundenen Kolben bewegt wird
245
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 244, dadurch gekennzeichnet daß der in Anspruch 244 angeführte Kolben durch einen Schwimmer ersetzt wird, der in jeder Stellung nur einen relativ zur gesamten Große kleinen Spalt zur angrenzenden
Wand, die ins Druckgehause um zumindest ein Arbeitsvolumen übergeht, unausgefüllt laßt, wobei der Schwimmer in Bewegungsrichtung lange genug sein muß, damit er im
Betriebszustand nicht weitgehend von der Flüssigkeit eingeschlossen werden kann
246 Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 245. dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Flussigkeitsverdrangerkolben durch zumindest eine Turbine angetrieben wird
247
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 246, dadurch gekennzeichnet, daß die Turbinen für verschiedene Flussigkeitsverdrangerkolben auf einer gemeinsamen Welle befestigt sind
248
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 247. dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Behalter. der an zumindest ein Arbeitsvolumen angeschlossen ist, zumindest ein Gasvolumen durch eine
Flussigkeitsoberflache abgegrenzt wird und diese Flüssigkeit in diesen Behalter durch zumindest ein Ruckschlagventil einströmen und durch zumindest eine Düse wieder ausströmen kann
249 Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 248. dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein in den Ansprüchen 242 bis 248 charkterisierter Flussigkeitskolben durch zumindest einen wie in Anspruch 248 erzeugten periodischen Flussigkeitsstrahl angetrieben wird 250 Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 249, dadurch gekennzeichnet, daß die durch zumindest einen Wärmetauscher in zumindest einem geschlossenem Kreislauf stromende Flüssigkeit durch zumindest einen wie in Anspruch 248 erzeugten periodischen Flussigkeitsstrahl angetrieben wird 251
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 233 bis 250. dadurch gekennzeichnet, daß zur in einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 250 charakterisierten zeitlichen Veränderung der in einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 250 charakterisierten Teilvolumina verschiedene Gruppen von Verdrangern unterschiedlich (z B mit einer Phasenverschiebung) angetrieben werden 252
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-251 dadurch gekennzeichnet, daß einige der Verdrangerkolben als Schwenkkolben ausgebildet sind (und einige davon auf der selben Welle befestigt sind) 253
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 228 bis 252, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 201 charakterisierten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendigen Warmeubergangsflachen so mit in Hubrichtung verlaufenden Elementen des
Steuersvstems bzgl Zug und Druck verbunden sind, daß die anderen Enden dieser
Elemente im Betπebszustand in einem Raum bewegt werden, der nicht heiß wird, wobei es notwendig sein kann, diese Elemente durch einige dieser Strukturen hindurchzuführen 254
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 253, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 253 charakterisierte Hubrichtung vertikal verlauft
255
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder beiden der Ansprüche 253 bis 254, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Warmeubergangsflachen senkrecht zur Hubrichtung angeordnet sind
256
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 255, dadurch gekennzeichnet, daß Einlaß- und Auslaßventile sowie die
Wärmetauscher so angeordnet sind, daß die Teilvolumina des entsprechenden
Arbeitsvolumens raumlich oberhalb dem Wärmetauscher angeordnet sind, deren
Temperatur über der Siedetemperatur der im Wärmetauscher verwendeten
Warmetauscherflussigkeit liegt 257
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 256, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 253 naher bezeichneten Elemente des Steuersystems durch Dichtungen aus zumindest einem Arbeitsvolumen hinausgeführt werden. 258.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 257, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 257 näher bezeichneten Dichtungen für die Elemente des Steuersystems an einem vom entsprechenden Arbeitsvolumenschweφunkt weitestmöglich entfernt liegenden Rohrende angebracht sind, durch das die Elemente des Steuersystems durchgeführt sind, so daß die Dichtung nur auf Flächen gleitet, welche innerhalb des Druckgefäßes immer direkt an die Rohrmantelfläche angrenzen. 259.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201
- 258, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der in den Ansprüchen 253 bis 258 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems mit den dort noch freien Enden direkt z.B. über Bolzen auf denen evtl kugelgelagerte Rollen sitzen an verschiedenen Stellen zumindest eines Hebels kraftübertragend angreifen und so eine in Anspruch 203 charakterisierte Bewegung erreicht werden kann 260. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201
- 259, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der in den Ansprüchen 253 bis 258 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems mit den dort noch freien Enden direkt über zumindest ein daran beweglich befestigtes Zwischenteil an verschiedene Stellen zumindest eines Hebels beweglich befestigt wird und so eine in Anspruch 203 oder
253 charakterisierte Bewegung erreicht werden kann
261. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 261, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem freien Ende der in den
Ansprüchen 253 bis 261 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems mehrere formstabile Bauteile beweglich so mit mehreren der auch in Anspruch 259 bezeichneten Hebeln verbunden sind, daß der Kraftfluß eine Spiegelsymmetrie bzgl einer Ebene aufweist, in der auch die Hubrichtung liegt
262.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 261, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei in Anspruch 261 näher bezeichnete Element des Steuersystems separat wie in Anspruch 261 durch formstabile Bauteile beweglich mit Hebeln verbunden sind und diese Hebel bei jeder Gruppe dieser Elemente auf zwei Wellen befestigt sind, welche parallel zur Symmetrieebene der entsprechenden Gruppe verlaufen.
263.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 262, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein in den Ansprüchen 253 bis 262 näher bezeichnetes Element des Steuersystems mit dem dort noch freien Ende über eine Zahnstange auf ein Zahnrad wirkt
264.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 262, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein in den Ansprüchen 253 bis 263 näher bezeichnetes Element des Steuersystems mit dem dort noch freien Ende über zumindest ein formveränderbares, zugfestes Element des Steuersystems wie z.B Ketten, Riemen o.a., das auf zumindest eine Rolle aufgewickelt wird, mit zumindest einer Welle gekoppelt ist. 265.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-264, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ansprüchen 253 bis 264 näher bezeichneten Elemente des Steuersystems, die an unterschiedlichen der in den Ansprüchen 201 oder 228 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen verschiebbar befestigt sind, in Gruppen konzentrisch angeordnet sind. 266.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 265, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 265 aufgeführte Befestigung der Elemente des Steuersystems als Bajonettverschluß ausgebildet ist und das in ein Element des Steuersystems eingreifende Bauteil das weiter innen angeordnete Element des Steuersystems führt. 267.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-266, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil, mit dem zumindest eines der in Anspruch 253 charakterisierten Elemente des Steuersystems mit einem Bauteil verbunden ist, in einer zur Hubrichtung senkrechten Ebene bzgl. der Struktur oder des Bauteils mit für den thermodynamischen Prozeß notwendigen Wärmeübergangsflächen beweglich ist. 268.
Entropietransformator nach Anspruch 267, dadurch gekennzeichnet, daß das in Anspruch 267 aufgeführte Bauteil nur in Richtung, auf den Flächenschwerpunkt der ebenfalls aufgeführten Struktur bewegt werden kann. 269.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 228 bis 268, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei der Regeneratoren in festem Abstand durch Elemente in Hubrichtung miteinander verbunden sind. 270.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 269, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Arbeitsvolumen zumindest zwei Gruppen von wie in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina abgegrenzt werden und die Größe der Teilvolumina einer Gruppe vergrößert werden, wenn die Teilvolumina einer anderen Gruppe verkleinert werden. 271. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 228 bis 270, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht an einem Regenerator befestigten Enden der in den Ansprüchen 253 bis 270 aufgeführten Elemente innerhalb zumindest eines Druckgehäuses in zumindest einem mit Flüssigkeit gefüllten Raum bewegt werden, 272. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 271 , dadurch gekennzeichnet, daß am Rand zumindest eines auch in vertikaler Richtung bewegten Regenerators oder Wärmetauscher zumindest ein Element dichtend befestigt ist, das immer in zumindest einen in Anspruch 271 charakterisierten, mit Flüssigkeit gefüllten Raum eintaucht, so daß der Regenerator oder Wärmetauscher im Betriebszustand von Arbeitsfüid durchströmt werden muß
273
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 272, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 272 charakterisierten Elemente auch Funktionen übernehmen, die in einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 271 von den dort charakterisierten
Elementen des Steuersystems erfüllt werden
274
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 273, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einem der in einem oder mehreren der Ansprüche 271 bis 273 charakterisierten Elemente unterhalb der Flussigkeitsoberflache Schwimmer angebracht sind, durch die die Gewichtskraft der damit verbundenen Anordnung kompensiert wird 275
Vorrichtung zum Transfer von Entrooie nach einem oder mehreren der Ansoruche 271 bis 274. dadurch gekennzeichnet, daß
Arbeitsfluid durch ein mit dem Druckgefaß dichtend fest verbundenes Rohr, das in
Hubrichtung so angeordnet ist, daß es über den Flussigkeitsspiegel hinausragt, und ein darin weitgehend konzentrisch angeordnetes, dagegen gedichtetes Gasfuhrungsrohr, das mit einer Struktur mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Warmeubergangsflachen dichtend verbunden ist. aus dem entsorechenden
Teilvolumen des Arbeitsvolumens zum Auslaßventil am Druckgehause gelangt
276 Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 275, dadurch gekennzeichnet, daß über das mit dem Druckgefaß dichtend fest verbundene Rohr, das in Hubrichtung angeordnet ist, und das darin weitgehend konzentrisch angeordnete Gasfuhrungsrohr ein weiteres weitgehend konzentrisch angeordnetes mit dem Gasfuhrungsrohr abgedichtet verbundenes Rohr angeordnet ist, das immer so weit in die Flüssigkeit eintaucht, daß die Abdichtung gewahrleistet ist
277
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 271 bis 276, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Struktur mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Warmeubergangsflachen periodisch in die Flüssigkeit eintaucht und dabei
Wärmeenergie austauscht
278
Vorrichtung zum Transfer von Entrooie nach einem oder mehreren der Ansoruche 271 bis 277. dadurch gekennzeichnet, daß eine Struktur periodisch in die Flüssigkeit eintaucht und dabei Flüssigkeit aufnimmt, die anschließend aus dieser Struktur abtropft und im Arbeitsraum verrieselt wird
279
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 271 bis 278, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit in zumindest einem Arbeitsvolumen durch einen Wärmetauscher im geschlossenen Kreislauf Wärmeenergie entweder aufnimmt oder abgibt
280 Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 271 bis 279, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Arbeitsvolumen durch einen Wärmetauscher, der im Druckgefaß unterhalb der Flussigkeitsoberflache angebracht ist, die Flüssigkeit Wärmeenergie entweder aufnimmt oder abgibt 281
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 280, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest ein Element des Steuersystems, das durch einen oder mehrere der Ansprüche 253 bis 280 charakterisiert wird, in eine Zahnstange übergeht, die auf zumindest ein Zahnrad einer Welle wirkt 282
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 281, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Element des Steuersystems, das durch einen oder mehrere der Ansprüche 253 bis 280 charakterisiert wird, durch zumindest ein zugfestes flexibles Element des Steuersystems bewegt wird, das auf einer durch andere Teilsysteme des Steuersystems angetriebenen Welle auf- und abgewickelt wird und das wahlweise durch die Gewichtskraft der dadurch bewegten Strukturen oder durch zumindest ein weiteres am verlängerten freien Ende zumindest eines Elements des Steuersystems, das durch einen oder mehrere der Ansprüche 253 bis 280 charakterisiert wird, befestigtes zugfestes flexibles Element des Steuersystems auf Spannung gehalten wird, das auf die durch das Steuersystem angetriebene Welle aufgewickelt wird, wenn das andere abgewickelt wird 283~ Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 282. dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest eine durch ein Teilsvstem des Steuersystems angetriebene Welle mehrere Elemente des Steuersystems angetrieben werden, die durch einen oder mehrere der Ansprüche 253 bis 282 charakterisiert werden 284
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 283, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Welle durch das entsprechenden Druckgefaß aus dem entsprechenden Arbeitsvolumen hinaus geführt (und dort durch ein anderes Teilsystem des Steuersystems angetriebenen) wird 285
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 253 bis 284, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein der in Anspruch 265 charakterisierten konzentrisch angeordneten Elemente des Steuersystems aus jeweils zwei miteinander am freien Ende verbundenen länglichen Elementen in Hubrichtung. wie z B Stangen, besteht 286
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-285, dadurch gekennzeichnet, daß Federn zwischen den durch Anspruch 201 naher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Warmeubergangsflachen wirken S7 Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 286, dadurch gekennzeichnet, daß die Federn zwischen den in Anspruch 253 bis 285 näher gekennzeichneten Elemente des Steuersystems wirken. 288. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201-287, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 201 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen jeweils mit parallelen Drehachsen an mindestens 2 Bauteilen beweglich verbunden sind, die jeweils auf einer von zueinander parallel verlaufenden Drehachsen bewegt werden können und die Drehachsen auf einer Ebene senkrecht stehen und Verbindungsstrecken der Schnittpunkte ein Parallelogramm bilden können. 289. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 288, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 201 oder 288 näher bezeichneten Strukturen oder Bauteile mit für den thermodynamischen Prozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen eine Begrenzung ihrer Ausdehnung in der engeren Umgebung zweier Drehachsen aufweisen und der Übergang zu den mindestens zwei weiteren in Anspruch 288 angeführten Bauteilen so ausgebildet ist, daß eine weitgehende Abdichtung bei möglichst großem Wärmeaustausch der Leckstromung gegeben ist. 290.
Teilsystem des Steuersystems für eine Vorrichtung zum Transfer von Entropie, welches eine Bewegung der in Anspruch 1 aufgeführten Strukturen oder Bauteile wie z.B. Verdrängerkolben oder der Strukturen oder Bauteile mit notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen durch einen Antrieb erreicht, bei dem über zwei einseitig gelagerte Kettenräder, von denen mindestens eines angetrieben oder mit einem Energiespeicher wie z.B. einem Schwungrad verbunden ist, eine Kette gespannt ist, an der zwei Hebel so beweglich befestigt sind, daß sie so miteinander auf einer weiteren Drehachse in einer Entfernung von der anderen Drehachse, die etwa dem Teilkreisradius entspricht, verbunden sind, daß diese Drehachse während der kontinuierlichen Bewegung der Kettenräder einen entscheidenden Anteil der Periodendauer in der näheren Umgebung je einer der Kettenradachsen verweilt, zu denen sie angenähert parallel verläuft und von ihr die Kraft zur Antriebsbewegung z B durch einen Hebel abgenommen wird. 291.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 292, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Kette für Kettenräder mit mindestens einer Kettenradscheibe mehr als das verwendete Kettenrad ausgelegt ist und die Hebel innerhalb der Kette auf Kettenbolzen gelagert sind. 292.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 291, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die in den Ansprüchen 205 oder 228 charakterisierten Bewegungen, mit denen eine Größenveränderung der in Anspruch 201 oder anderen Ansprüchen definierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens erreicht wird, durch einen Kettenantrieb, wie er in den Ansprüchen 290 oder 291 näher bezeichnet wird, zusammen mit einem weiteren Kettenantrieb realisiert wird, bei dem die Kette, wie bei Anspruch 290 näher bezeichnet, bei gleicher Umlaufdauer gelagert und angetrieben wird, die Kraft für die Antriebsbewegung direkt an wahlweise zumindest einem Bolzen oder zumindest einem Kettenglied der Kette abgegriffen wird. 293.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 292, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem in Anspruch 292 neu angeführten Ketten-antrieb zumindest eine Scheibe mit zwei Löchern durch die zwei Kettenbolzen, die ein Kettenschloß bilden können, durchgreifen, so an der Kette befestigt sind, daß sie direkt wahlweise als Lauffläche für das runde Loch in einem Hebel oder zumindest einem anderen, die Antriebsbewegung abgreifenden Bauteil oder Vorrichtung wirkt oder als Innenbefestigung für ein separates Lager dient . 294.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 293, dadurch gekennzeichnet, daß auf zumindest einer in den Ansprüchen 290 - 293 oder 297 näher bezeichneten Kette, Bauköφer zur Verbreiterung oder Erhöhung so angebracht sind, daß durch einen darauf (über eine Rolle) wirkenden Hebel die (Kraft zur) Bewegung der Ventile abgenommen werden kann. 295. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 294, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen, mit denen eine Größenveränderung der in Anspruch 201 oder anderen Ansprüchen definierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens, durch die Einbindung zumindest einer Kugelumlaufspindel mit oszillierender Bewegung erreicht wird. 296. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 295, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungen, mit denen eine Größenveränderung der in Anspruch 201 oder anderen Ansprüchen definierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens, durch die Einbindung zumindest eines gegen eine Kurvenscheibe gepreßten Rades erreicht wird. 297.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 296, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der in den Ansprüchen 290 bis 296 gekennzeichneten Teilsysteme des Steuersystems zumindest auf die in den Ansprüchen 238 bis 241 oder 284 charakterisierten Wellen wirken. 298.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 297, dadurch gekennzeichnet, daß im Betriebszustand in zumindest einem in Anspruch 205 und nicht durch Anspruch 201 näher bezeichneten Teilvolumen eine weitere Aufteilung in Unterteilvolumina durch zumindest eine weitere zu durchströmende Struktur 108, 109 vorhanden ist, welche weniger zur Wärmeübertragung sondern überwiegend zur Strömungsführung oder Wirbelbehinderung ausgelegt ist und so bewegt wird, daß das angrenzende, in Richtung des Bauteils mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen angeordnete Unterteilvolumen überwiegend dann verkleinert wird, wenn diese Struktur 108, 109 möglichst nah an der Wand des Druckgefäßes angeordnet ist und das in Richtung der Wand des Druckgefäßes angrenzende Unterteilvolumen überwiegend nur dann vergrößert wird, wenn das an der anderen Seite angrenzende Unterteilvolumen bereits maximal ist.
299.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine zu durchströmende Struktur (z.B. 108, 109) mit einem (gefederten) Element ein periodisch bewegtes Bauteil, das in Längsrichtung eine Formänderung wie z.B. eine zu- bzw. abnehmende Querschnittsfläche aufweist, zumindest teilweise umgreift und während bestimmten Zeitperioden des periodischen Kreisprozesses davon zur periodischen Bewegung mitgenommen wird.
300.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 299, dadurch gekennzeichnet, daß das in diesem Anspruch neu aufgeführte bewegte Bauteil am in Anspruch 298 charakterisierten Bauteil mit für den thermodynamischen Kreisprozeß notwendig wirksamen Wärmeübergangsflächen befestigt ist.
301.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 300, dadurch gekennzeichnet, daß die Phase für den Antrieb der
Komoressionseinrichtung für zumindest ein Arbeitsvolumen durch das Steuersvstem so eingestellt ist, daß in den Zeitperioden des periodischen thermodynamischen
Kreisprozesses das Arbeitsfluid komprimiert wird, in denen der mittlere Druck etwas kleiner ist, als in den Zeitperioden, in denen expandiert wird und dadurch dem Steuersystem während einer Periode mechanische Energie zugeführt wird, um so die mechanischen Verluste oder Strömungsverluste auszugleichen oder mechanische
Arbeit z B an einer Arbeitsmaschine zu verrichten.
302.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 301 , bei dem der Antrieb des Steuersystems durch die Kopplung mit einem Schwungrad und zumindest einem Antriebskolben wie z B Membrane - Kolben, Faltenbalg erfolgt
303.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 302, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum des Antriebskolbens zu einem Arbeitsvolumen gehört und bei der vorgesehenen Bewegung durch das Steuersystem überwiegend in den Zeitperioden mit größerem Druck ausgedehnt und in denen mit kleinerem Druck verkleinert wird.
304.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 302, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitsraum des Antriebskolbens während den Zeitperioden, in denen er vergrößert wird, mit zumindest einem Raum größeren Drucks über zumindest ein
Ventil, auf welches das Steuersystem einwirkt, verbunden wird und in den
Zeitperioden, in denen eine Verkleinerung stattfindet, analog mit einem Raum niedereren Drucks verbunden wird. 305.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 304, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Druckgefäß 47 selbst weitgehend auf Umgebungstemperatur bleibt und gegen den heißen Innenraum raumfüllend (durch Isolationsmaterial mit geschlossenen Poren wie z B. Glasschaum) isoliert ist, so daß sich dieser
Zwischenraum bzgl der Druckänderung neutral verhält.
306.
Vorrichtung zum Transfer von Entrooie nach einem oder mehrerer der Ansprüche 201 bis 305, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand 39 in Hubrichtung zumindest eines Druckgehäuses aus zwei Schichten von versetzt angeordneten Blechstreifen gebildet wird, wobei Fugen in Hubrichtung verlaufen. 307.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 306, dadurch gekennzeichnet, daß an zumindest einen Raum, welcher direkt an zumindest ein Ventil, an das zumindest ein Arbeitsvolumen wie in Anspruch 201 dargestellt angrenzt, auch zumindest ein Druckausgleichsbehälter angeschlossen ist. 308.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 307, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gas-Flüssigkeitsgemisch, das aus dem Arbeitsvolumen austritt, dadurch getrennt wird, daß es in einen zylinderförmigen Druckbehälter mit einigermaßen vertikaler Achse tangential (in mittlerer Höhe) einströmt, das Gas oben im Bereich der Achse wieder ausströmt und die Flüssigkeit durch zumindest ein mit einem Schwimmer gesteuertes Ventil im untersten Bereich und eine Rohrleitung wahlweise wieder in das Druckgefäß um zumindest ein Arbeitsvolumen zurückbefördert wird oder in einen Behälter außerhalb jedes Arbeitsvolumens befördert wird, der durch einen Überlauf immer in etwa das angestrebte Flüssigkeitsniveau jedes Arbeitsvolumens hat, mit dem er durch zumindest eine Rohrleitung mit zumindest einem leichtgängigen Rückschlagventil unterhalb des Flüssigkeitsniveaus verbunden ist, wobei der Behälter über der Flüssigkeitsfläche etwa denselben Druck wie den minimalen Druck im entsprechenden Arbeitsvolumen hat.
309.
Vorrichtung zum Transfer von Entrorjie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 250, bei dem die Druckdifferenz der entscheidende zu mindestens einem mit Ventilen zu zumindest einem Arbeit svolumen abgegrenzten Räumen auch an zumindest einem Ventilator oder zumindest einer Turbine mit zumindest einem verstellbaren Element anliegt, so daß diese(r) auf veränderte Mengenflüsse zumindest eines Arbeitsmittels (gesteuert durch das Steuersystem dieses Arbeitsvolumens) reagieren kann. 310.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 309, bei dem die radiale Turbine durch das Arbeitsfluid angetrieben wird und der Einlaßkanal in der Umgebung der Turbinenschaufeln in der Größe (durch den (Strömungs-) Druckunterschied oder das Steuersystem) (z.B. durch eine Metall- Zunge) durch Änderung der Exzentrizität des Gehäuses am größten Umfang so verändert werden kann, daß bei möglichst konstantem Druck der Volumenstrom pro
Zeiteinheit in einem möglichst weiten Umfang variiert werden kann.
311.
Vorrichtung zum Transfer von Entrooie, dadurch gekennzeichnet, daß periodisch Gas in einen Behälter gesteuert ein und dann wieder ausströmt, der in der Zwischenzeit in einem Behälter mit Flüssigkeit relativ zur Flüssigkeitsoberfläche zumindest vertikal bewegt wurde. 312. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 31 1 , dadurch gekennzeichnet, daß auf zumindest einer Welle zumindest ein Behälter angeordnet ist, dessen Öffnung in eine tangentiale Richtung senkrecht zur W7ellenachse weist, und der Gas je nach Einsatzart und Drehrichtung aufnimmt oder abgibt, wenn der Behälter so weit unter der Flussigkeitsoberflache ist, daß das Gas ohne große Druckdifferenz in bzw. aus diesem Behälter strömt, von dem es wieder abgegeben bzw. aufgenommen wird, wenn der Behälter nach dem zumindest teilweisen Auftauchen über die Flüssigkeitsoberfläche wieder mit Flüssigkeit geflutet bzw. von Flüssigkeit entleert wird. 313.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 312, dadurch gekennzeichnet, daß
Gas in ein Rohr unter der Flüssigkeitsoberfläche wahlweise durch Düsen oder poröses
Material so eingeblasen wird, daß die Größen der Gasblasen in einem möglichst kleinen Tntervall bleiben und dieses Gas- Flüssigkeitsgemisch aufgrund der geringeren durchschnittlichen Dichte in einen Behälter mit höherem Flüssigkeitsspiegel strömt. 314.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 313, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsmittel außerhalb des/der Arbeitsvolumina mit zumindest einem Wärmeenergiespeicher Wärmeenergie austauscht. 315.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 314, bei dem zumindest ein Wärmeenergiespeicher aus einer Anordnung von zumindest einer zumindest von einem Arbeitsmittel zu durchströmenden Schüttung eines kapazitiven Wärmeenergiespeichers(z.B. (Alt-) Glas (weiß), Kies (Durchmesser in engem Toleranzbereich : +- 20 %, Metall (-Schrott),..) und/oder Tsolationsmaterial besteht. 316. Vorrichtung zum Transfer von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß bei zumindest einem Wärmeenergiespeicher die Anordnung des durchströmten Speichermaterials mit dem dieses einhüllende Isolationsmaterial(, das bei der Wärmeausdehnung des Speichermaterials federnd zurückweichen kann,) so ausgestaltet ist, daß die maximale Abmessung einer beliebigen, grob betrachtet senkrecht zu durchströmenden Fläche bedeutend kleiner sind, als die kürzeste Distanz für die Durchströmung der gesamten Anordnung und diese schlauchförmige Struktur wie ein aufgerolltes Wollknäuel aneinanderliegend so angeordnet ist, daß durch Isolationsmaterial jeweils Speichermaterial voneinander getrennt ist, zwischen denen zumindest ein Arbeitsmittel bei der Durchströmung eine möglichst geringen Weg zurücklegen muß. 317.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 314 bis 316, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Wärmespeicher mehrere durch Ventile verschließbare Zugänge an mehreren Positionen aufweist, wobei zumindest ein Arbeitsmittel von einem dieser Zugänge zu einem anderen erst nach der Durchströmung eines Anteils des gesamten Speichermaterials gelangen kann. 318.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 317, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsmittel durch Sonnenenergie erhitzt, wahlweise zumindest teilweise in der Phase verändert oder chemisch verändert wird 319.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 318, bei dem die Solarstrahlung z.B. durch Spiegel oder Linsen auf zumindest einen Wärmetauscher optisch konzentriert wird, der von zumindest einem Arbeitsmittel durchströmt wird. 320.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 319, bei dem die Konzentration der Solarstrahlung durch zumindest eine nach der relativen Position der Sonne ausgerichtete Einrichtung wie z.B. ein Parabolrinnenspiegel auf zumindest eine im Bereich der Brennlinie angeordnete Absorberstruktur erfolgt 321.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder beiden der Ansprüche 319 oder 320, dadurch gekennzeichnet, daß vorallem zumindest eine Absorberstruktur mit verändertem Sonnenstand nachgeführt wird. 322.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 318 bis 322, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein optischer Absorber und Wärmetauscher durch eine Struktur oder Material gegen die Umgebung so wärmeisoliert wird, daß durch diese wahlweise von Arbeitsmittel parallel zur
Strahlrichtung durchströmte oder nicht durchströmte Struktur die Solarstrahlung mit möglichst geringer Absorption oder Reflexion den Wärmetauscher erreicht.
323.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß fast anstoßend an eine zu einer Ebene, welche zumindest einen Teil der reflektierten Strahlung zumindest einer Einrichtung zur optischen Konzentration der Strahlungsenergie auf eine Brennlinie (wie z B ein Parabolrinnenspiegel) in zwei gleich starke Strahlenbündel teilt, senkrechten Ebene durch die Brennlinie dieser Einrichtung Elementen angeordnet sind, deren Oberflächen weitgehend parallel zu einer Linie durch diese Brennlinie verlaufen, das eingestrahlte Sonnenlicht letztlich gerichtet reflektieren und die Wärmestrahlung eines Schwarzköφers mit einer Temperatur von 700°K zumindest, wenn sie von dieser Brennlinie her sichtbar sind, möglichst weitgehend absorbieren (z.B Glasröhren oder Glasfasern vgl. Lichtleiter), wodurch die auf zumindest eine Brennlinie konzentierte direkte Sonnenstrahlung zumindest teilweise in einen Bereich geleitet wird, (vgl. Lichtleiter oder transluzente thermische Isolation) in dem sie absorbiert wird. 324.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 320 bis 323, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Einrichtung zur optischen Konzentration der Strahlungsenergie auf eine Brennlinie (wie z.B. ein
Parabolrinnenspiegel) in einzelne Segmente parallel zur Brennlinie aufgeteilt ist, die einzeln in geringerem Umfang als in Anspruch 320 nötig, parallel nachgestellt werden, um bei der Nachführung des Absorbers eine Verbesserung der optischen Konzentration zu erreichen. 325.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 322 bis 324, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 323 aufgeführten Elemente zumindest teilweise durch einen
Arbeitsmittelstrom, der von der entsprechenden Brennlinie bzw. Brennpunkt weg strömt, gekühlt werden
326. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 oder 325, dadurch gekennzeichnet, daß kein Bauteil so angeordnet ist, daß eine Transmission der dann absorbierten
Strahlung durch dessen Material erfolgen muß.
327. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 326, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 323 aufgeführten Elemente soweit von der Ebene mit höchster
Symmetrie, in der zumindest eine Brennlinie liegt, entfernt angeordnet sind, daß nur ein geringer Anteil der in Richtung auf diese Brennlinie reflektierten Strahlungsleistung bei idealer Ausrichtung der entsprechenden Einrichtung zur optischen Konzentration der Strahlungsenergie im Bereich der Stirnfläche dieser Elemente ankommt
328
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 327, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen angeführten Elemente von der entsprechenden
Brennlinie her durchströmt werden.
329
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 328, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ansprüchen 323 bis 328 angeführten Elemente so angeordnet sind, daß die solare Strahlung ohne Transmission zu Oberflächen gelangen kann, an der sie absorbiert wird, und die Oberfläche von der Strömung des Arbeitsfluids gekühlt wird.
330
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 329, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel zumindest eine Struktur mit einer die solare Strahlung absorbierenden Oberflächen durchströmen kann
331.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 330, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 330 aufgeführten Elemente an beiden Enden dichtend gefaßt und so in ein zumindest in dem angrenzenden Bereich geschlossenes Leitungssystem integriert sind
332
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 331, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der in Anspruch 331 aufgeführten Elemente im von der entsprechenden
Brennlinie entfernten Bereich bei zumindest einigen der Oberflächen der
Absorptionskoeffizient für Sonnenstrahlung größer als bei Glaswänden ist. (z.B. durch
Schwärzung , ein eingeschobenes Rohr oder einen Metall streifen)
333. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder beiden der Ansoruche 331 oder 332, dadurch gekennzeichnet. daß die in diesen Ansprüchen aufgeführten Elemente in durchströmte Elemente übergehen, die aus einem anderen Material bestehen und deren Oberflächen weitgehend die selbe Orientierung aufweisen.
334. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 333, dadurch gekennzeichnet, daß die Absoφtion der solaren Strahlung an Oberflächen erfolgt, die auch gerichtet reflektieren, wahlweise die Strahlung eines schwarzen Köφers mit der Temperatur
700°K absorbieren oder nicht und so angeordnet sind, daß die absorbierte solare Strahlungs-Energie pro Fläche möglichst konstant ist, so daß der Wärmeübergang von dieser Oberfläche an das Arbeitsmittel (trotz dessen geringer Wärmeleitfähigkeit oder
Wärmekapazität) bei minimalen Exergieverlusten erfolgt.
335.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 319 bis 334, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anordnung in Strahlrichtung hinter zumindest einem Teil zumindest einer
Brennlinie bzw. zumindest einem Brennpunkt mit thermischer Isolation ummantelt ist.
336.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 335, dadurch gekennzeichnet, daß in Einstrahlrichtung vor der Brennlinie zumindest ein flaches, ebenes und dünnes Bauteil (mit geringer Wärmeleitfähigkeit in
Einstrahlrichtung) (z.B. Schlitzblech, evtl. glasiert) angebracht ist, in dessen Ebene auch die entsprechende Brennlinie liegt oder zumindest in diesem Bereich verläuft.
337.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 31 bis 354, dadurch gekennzeichnet, daß aus zumindest einem Strömungskanal im Bereich der Brennlinie bzw. des Brennpunktes Luft so freigesetzt wird, daß sie entgegen der Strahlungsrichtung strömt 338.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 319, bei dem die Konzentration der Solarstrahlung durch zumindest einen bzgl einer Symmetrieachse drehsymmetrischen, nach der relativen Position der Sonne ausgerichteten Parabolspiegel auf zumindest einen im Bereich des Brennpunktes angeordneten Wärmetauscher erfolgt. 339.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 319 bis 338, dadurch gekennzeichnet, daß vorallem zumindest ein Absorber mit verändertem Sonnenstand nachgeführt wird. 340.
Anlage zum Transfer von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise weitgehend parallel oder weitgehend rotationssymmetri ch zu einer Hauptstrahllinie, die in jeder Ebene liegen muß, welche die Strahlung, die von zumindest einer Einrichtung zur optischen Konzentration der solaren Strahlungsenergie auf einen Brennpunkt konzentriert wird, in zwei gleich starke Strahlenbündel teilt, und fast anstoßend an eine dazu senkrechte Ebene durch diesen Brennpunkt, Elemente angeordnet sind, deren Oberflächen weitgehend parallel zu einer Linie durch den Brennpunkt verlaufen, das eingestrahlte Sonnenlicht letztlich gerichtet reflektieren und die Wärmestrahlung eines Schwarzkoφers mit einer Temperatur von 700°K zumindest, wenn sie von der Brennlinie her sichtbar sind, möglichst weitgehend absorbieren (z B Glasrohren oder Glasfasern vgl Lichtleiter), wodurch die auf einen Brennpunkt konzentrierte Sonnenstrahlung in einen Bereich geleitet wird, (vgl Lichtleiter oder transluzente thermische Isolation) in dem sie absorbiert wird
341
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 319 bis 340, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Einrichtung zur optischen Konzentration der solaren Strahlungsenergie auf einen Brennpunkt in einzelne Segmente aufgeteilt ist. die einzeln in geringerem Umfang als in den Ansprüchen 339 oder 320 notig. nachgestellt werden, um bei der Nachführung des dazugehörigen Absorbers eine Verbesserung der optischen Konzentration zu erreichen 342
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 340, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 340 aufgeführten Elemente zumindest teilweise durch einen Arbeitsmittelstrom, der vom entsprechenden Brennpunkt weg strömt, gekühlt werden 343 Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 342. dadurch gekennzeichnet, daß kein Bauteil so angeordnet ist, daß eine Transmission der Strahlung durch Oberflachen erfolgen muß, deren tangential weitergeführten Ebenen von der entsprechenden Hauptstrahllinie in einem Winkel geschnitten werden, der deutlich von 0° abweicht 344
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 343. dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen aufgeführten Elemente soweit von der jeweils entsprechenden Hauptstrahllinie durch den Brennpunkt entfernt angeordnet sind, daß nur ein geringer Anteil der in Richtung auf den Brennpunkt reflektierten Strahlungsleistung bei idealer Ausrichtung des Parabolspiegels im Bereich der Stirnflache dieser Elemente ankommt 345 Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 344, dadurch gekennzeichnet, daß die in diesen Ansprüchen angeführten Elemente vom entsprechenden Brennpunkt her durchströmt werden 346 Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 345, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Ansprüchen 340 bis 345 angeführten Elemente so angeordnet sind, daß die solare Strahlung ohne Transmission zu Oberflachen gelangen kann, an der sie absorbiert wird und die von der Strömung des Arbeitsfluids gekühlt wird 347
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 346, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsmittel zumindest eine Struktur mit der die solare Strahlung absorbierenden Oberflachen durchströmen kann
348
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 347, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 345 aufgeführten Elemente an beiden Enden dichtend gefaßt und so in ein zumindest in dem angrenzenden Bereich geschlossenes Leitungssystem integriert sind
349 Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 348, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der in Anspruch 348 aufgeführten Elemente im vom Brennpunkt entfernten Bereich bei zumindest einigen der Oberflachen, mit weitgehend parallelen
Schnittlinien der tangentialen Ebenen, der Absorptionskoeffizient für Sonnenstrahlung großer als bei den Glaswanden ist (z B durch Schwärzung , ein eingeschobenes Rohr aus Metall oder Keramik . Keramikstab oder einen Metallstreifen)
350
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 348, dadurch gekennzeichnet, daß die in Ansoruch 348 aufgeführten Elemente in durchströmte Elemente übergehen, die aus einem anderen Material bestehen und deren Oberflachen weitgehend die selbe
Orientierung aufweisen
351
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 350. dadurch gekennzeichnet. daß die Absorption der solaren Strahlung an Oberflachen erfolgt, die auch gerichtet reflektieren, wahlweise zumindest teilweise die Strahlung eines schwarzen Koφers mit der Temperatur 700°K absorbieren oder nicht absorbieren und so angeordnet sind, daß die absorbierte Energie pro Flache möglichst konstant ist. so daß der Wärmeübergang von dieser Oberflache an das Arbeitsmittel (trotz dessen geringer Wärmeleitfähigkeit oder Wärmekapazität) bei minimalen Exergieverlusten erfolgt
352
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche
319 bis 351, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Anordnung in Strahlrichtung hinter zumindest einer Brennlinie oder zumindest einem Brennpunkt mit thermischer Isolation ummantelt ist
353
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 340 bis 352, dadurch gekennzeichnet, daß in Einstrahlrichtung vor zumindest einem Brennpunkt zumindest ein flaches, ebenes, dünnes und gerichtet reflektierendes und/oder transmittierendes Bauteil mit geπnger Wärmeleitfähigkeit (z B Schlitzblech, evtl glasiert) in Form eines Kegelmantels angebracht ist, dessen Symmetrieachse die
Hauptstrahllinie ist und dessen verlängerte Kegelspitze auf den Brennpunkt weist
354 Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 353, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zumindest eines optischen Absorbers zumindest ein Ventil angeordnet ist, das abhangig von der Temperatur zum Schutz vor Uberhitzung im Notfall geöffnet wird, so daß Luft aufgrund der Kaminwirkung, welche durch ein verlängerndes Rohr (in Hauptstrahlrichtung) verstärkt werden kann, durch die Absorberstruktur strömt. 355.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie, dadurch gekennzeichnet, daß in Strahlrichtung hinter zumindest einer transparenten Abdeckung im Idealfall weitgehend gerichtet transmittierende und/oder reflektierende Elemente, welche im Tdealfall die Infrarotstrahlung eines Schwarz-Köφers mit der Temperatur von 700°K weitgehend absorbieren, so weitgehend parallel angeordnet und ausgerichtet werden, daß die Oberflächen weitgehend parallel zur Einstrahlungsrichtung liegen und ein möglichst großer Anteil der Sonnenstrahlung in möglichst großer Entfernung der transparenten Abdeckung absorbiert wird, und von der transparenten Abdeckung her von zumindest einem Arbeitsmittel in Strahlrichtung durchströmt werden, wobei die nicht angestrahlten Seiten dieser Anordnung thermisch isoliert sind 356.
Vorrichtung zum Transfer von Entrooie nach Ansoruch 355. dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 355 aufgeführten weitgehend ebenen Elemente mit größerer Fläche einzeln auf jeweils einer Achse gelagert sind und der Sonne durch die Drehung um diese Achse nachgeführt werden 357.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 355, dadurch gekennzeichnet, daß die in Ansoruch 355 aufgeführten Elemente zusammen mit der gesamten in Anspruch 355 charakterisierten Anordnung der Sonne nachgeführt werden. 358. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 355, dadurch gekennzeichnet, daß die in Anspruch 355 charakterisierten weitgehend ebenen Elemente zusammen mit der gesamten in Anspruch 355 charakterisierten Anordnung auf einer gemeinsamen Achse gelagert sind und der Sonne nachgeführt werden. 359. Vorrichtung zum Transfer von Entrooie nach Ansoruch 355. dadurch gekennzeichnet. daß in Strahlrichtung vor den in Anspruch 355 aufgeführten Elemente zumindest eine weitere transluzente Anordnung von Elementen entgegen der Strahlrichtung durchströmt wird. 360. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 355 bis 359, dadurch gekennzeichnet,daß der Raum zwischen zumindest einer transparenten Abdeckung und den in diesen Ansprüchen charakterisierten Elementen ebenso in Strömungskanäle aufgeteilt ist, wie der Raum auf der anderen Seite dieser Elemente zwischen diesen Elementen und der entsprechenden Isolation. 361.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 355 bis 360, dadurch gekennzeichnet, daß auch zumindest ein Raum zwischen den in Anspruch 359 charakterisierten Elementen, die in unterschiedlicher Richtung von zumindest einem Arbeitsfluid durchströmt werden, ebenso in Strömungskanäle aufgeteilt ist, wie die in Anspruch 360 charakterisierten Räume. 362.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 355 bis 361, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchströmung der in den Ansprüchen 355 oder 359 charakterisierten Elemente von einem Strömungskanal zum anderen nur durch die Überwindung eines genügend großen Strömungswiderstandes möglich ist, so daß zu dieser Strömung keine effektiv störende konvektive Strömung überlagert wird. 363.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 355 bis 362, dadurch gekennzeichnet, daß in zumindest einem Raum zwischen den in diesen Ansprüchen charakterisierten Elementen und der entsprechenden opaken
Tsolation, angrenzend an die Enden dieser Elemente eine zu durchströmende Absorberstruktur mit ausreichend großem Strömungswiderstand angebracht ist.
364.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 360 bis 363, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromungskanale, die in unterschiedlichen in diesen Ansprüchen charakterisierten Räumen verlaufen, auch in verschiedene Richtungen verlaufen
365
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 360 bis 364, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömung so reguliert wird, daß durch jeden
Strömungskanal am Übergang zum entsprechenden Sammelkanal eine Menge von Arbeitsfluid strömt, die etwa proportional ist zu der in dem Fiächenbereich absorbierten Strahiungsenergie, der vom
Strömungskanal abgedeckt wird.
366.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 360 bis 365, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Strömungskanäle durch jeweils einen eigenen Ventilator mit einem Sammelkanal Arbeitsmittel austauschen.
367.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 360 bis 366, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige der Strömungskanäle durch ein temperaturabhängig gesteuertes Ventil in einen Sammelkanal Arbeitsmittel abgeben
368
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 355 bis 367, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich zumindest eines optischen Absorbers zumindest ein Ventil angeordnet ist, das abhängig von der Temperatur zum Schutz vor Überhitzung im Notfall geöffnet wird, so daß Luft aufgrund der Kaminwirkung, welche durch ein verlängerndes Rohr verstärkt wird, durch die Absorberstruktur strömt.
369. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 323 bis 368, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der in den Ansprüchen 323 bis 368 charakterisierten Kollektoren hintereinander geschaltet werden, so daß zumindest ein Arbeitsfluid in mehreren
Stufen erhitzt wird 370.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 203 bis 369, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitrsmittel durch die wahlweise bei Kernreaktionen z.B. in einem mit Helium gekühlten und mit Graphit moderierten Reaktor oder bei einer Verbrennung z.B. von Biomasse oder Biogas mit Frischluft freigesetzten Wärmeenergie erhitzt wird. 371. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 370, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersystem die bewegten Komponenten und die Ventile mehrerer Arbeitsvolumina so steuert, daß die jeweiligen thermodynamischen Kreisprozesse mit derselben Periodendauer phasenverschoben ablaufen. 372.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 371 , dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einige Ein- und Auslaßventile der Arbeitsvolumina jeweils in die selben externen Räume führen. 373. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201
- 371, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Arbeitsmittel nach dem Ausströmen aus zumindest einem Auslaßventil zumindest eines Arbeit svolumens nach wahlweise einer (erneuten) Erhitzung, Abkühlung oder Druckänderung durch zumindest ein Einlaßventil in zumindest ein anderes Arbeitsvolumen strömt.
374.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201
- 373, dadurch gekennzeichnet, daß (gefilterte) Frischluft durch die Abgase zumindest einer Verbrennungskraftmaschine in zumindest einem Wärmetauscher oder zumindest einem Regenerator (der als Katalysator wirkt) erhitzt wird und durch zumindest ein Einlaßventil in zumindest ein Arbeitsvolumen aufgenommen wird und zumindest teilweise durch zumindest ein Auslaßventil in zumindest einen Raum mit höherem Druck wieder abgegeben wird. 375. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 374, dadurch gekennzeichnet, daß die Luft, welche aus zumindest einem Arbeitsvolumen bei erhöhtem Druck durch zumindest ein Auslaßventil ausgepreßt wird, (nach einer Zwischenspeicherung in einem puffernden Drucktank) zumindest teilweise in zumindest eine Verbrennungskraftmaschine einströmt. 376.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 374 bis 375, dadurch gekennzeichnet, daß dabei die kühle Luft aus dem Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens entnommen wird, das an den Kühler angrenzt. 377. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201
- 376, bei dem Einlaß- und Auslaßventile zumindest zweier Arbeitsvolumina so (durch einen gemeinsamen Raum) verbunden sind, daß das Arbeitsfluid nach dem Ausströmen aus zumindest einem Arbeitsvolumen nach wahlweise einer oder keiner Wechselwirkung mit Systemen wahlweise zur Druckänderung oder zum Wärmeenergieaustausch zumindest teilweise in zumindest ein weiteres Arbeitsvolumen einströmen kann. 378. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 377, dadurch gekennzeichnet, daß in eine durch Anspruch 245 näher bezeichnete Anordnung von Arbeitsvolumina eingesaugtes Gas als trockenes, lösungsmitteldampfreduziertes oder/und ölfreiees Durckgas einem Druckgasspeicher zugeführt wird, wobei die Trocknung des Gases durch die während dem Aufenthalt wie im Anspruch 211 näher bezeichneten kältesten Teilvolumen Kondensierung oder Sublimierung eines Teils des Lösungsmittels oder des Wasserdampfes erfolgt und das Eis / gefrorene Lösungsmittel während Leerlaufzeiten in denen z.B. das Einlaßventil bei laufendem Antrieb geöffnet bleibt, wieder aufgetaut und aus zumindest einem Arbeitsvolumen entfernt wird. 379.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 378, bei dem die aus zumindest einem Arbeitsvolumen abgeführte Wärmeenergie wahlweise zur Warmwasseraufbereitung oder Heizung ("über Nah- oder Fernwärmesysteme) übertragen wird 380
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 379, bei dem zusätzliche Komponenten aus dem Baugewerbe so angeordnet sind, daß darin gewohnt und gelebt werden kann und eine Kombination der Teilsysteme thermischer Gasverdichter, Speicher, Erhitzer durch Verbrennung oder Sonnenkollektor durch Parallelschaltung erfolgt. 381.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 380, bei dem das Arbeitsfluid Luft ist und/oder in zumindest einem Arbeitsvolumen mit Kühlwasser (mit Frostschutz) gekühlt wird.
382.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 381, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen Wärmetauscher z.B. Gas - Flüssigkeit für
Heizung und Warmwasser Wärmeenergie zur Verfügung gestellt wird 383.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 382, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung oder als Wärmequelle zumindest ein Wasserbecken wie z.B. ein Regenwasserbecken als Zwischenspeicher verwendet wird und dieser mit Umgebungsluft gekühlt bzw. erwärmt wird.
384.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201
- 383, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der Größe zumindest eines Arbeitsvolumens nur einen Teil der Druckänderung bewirkt.
385.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201
- 383, dadurch gekennzeichnet, daß Sonnenenergie durch eine Integration mehrerer der in diesem Patent charakterisierten Teilsystemen wie Gasverdichter, Wärmeenergiespeicher, Sonnenkollektor , Druckgasspeicher, Turbine und Stromgenerator nach charakterisierter Umwandlung und/ oder Speicherung entsprechend dem Bedarf als elektrische Energie zur Verfügung gestellt wird. 386. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 - 384, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck der Flüssigkeit in jedem Wärmetauscher in jedem Arbeitsvolumen stets kleiner ist, als der niedrigste im Betriebszustand auftretende Druck im entsprechenden Arbeitsvolumen. 387.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 386, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein an zumindest ein kältestes Teilvolumen angrenzender Regenerator so gedreht oder verschoben wird, daß zumindest periodisch zumindest ein Teil des Regenerators in einem warmen Raum auftauen und abtropfen kann, von wo die Flüssigkeit dann automatisch (durch ein Rohrleitungssystem) abgeführt werden kann 388.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 387, dadurch gekennzeichnet, daß Arbeitsfluid durch die Durchströmung zumindest eines Regenerators abgekühlt und wieder erwärmt wird, wobei dem abgekühlten Arbeitsfluid Wärmeenergie entzogen wird und dabei Lösungsmittel kondensiert oder sublimiert.
389. Vorrichtung zum Transfer von Entrooie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 388, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest den Teil der Vorrichtung zur Transformaiton von Entropie, der als Kältemaschine wirkt, Gas abgekühlt wird und diese abgekühlte Gas (im geschlossenen Kreislauf) einen Wärmeenergiespeicher (vgl. Ansprüche 314 - 317) abkühlt, der anschließend durch einen anderen Gasstrom wieder erwärmt wird, wobei
Lösungsmittel aus dem Gas kondensiert und/oder ausgefrohren (sublimiert) wird.
390.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche
387 bis 389, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vorrichtung zur Wassergewinnung aus der Luftfeuchtigkeit eingesetzt wird
391.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 390, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein zu kühlender Raum thermisch an ein Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens angekoppelt ist
392.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 391, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Kühlraum thermisch angekoppelt ist an zumindest ein Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens, das wie bei einem bekannten thermischen
Kompressor aufgebaut ist und das mit zumindest einem nach einem oder mehreren der
Ansprüche 201 bis 391 gekennzeichneten Arbeitsvolumen verbunden ist, wobei das
Steuersystem in den beiden Arbeitsvolumina unterschiedlicher Art Strukturen oder
Bauteile mit der selben Periodendauer bewegen. 393.
Vorrichtung zum Transfer von Entrooie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 392, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Flüssigkeit zumindest eines Flüssigkeitskolbens wärmetauschende Flächen im Betriebszustand benetzt und auch als Heiz- bzw. Kühlflüssigkeit eingesetzt wird. 394.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 393, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Flüssigkeit zumindest eines
Flüssigkeitskolbens im Betriebszustand zumindest ein Gefäß oder zumindest eine saugfähige Struktur füllt und in einem Teilvolumen zumindest eines Arbeitsvolumens verrieselt. 395.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 394, dadurch gekennzeichnet, daß durch Ventile ein Flüssigkeitsaustausch zumindest eines offenen Behälters mit zumindest einem Arbeitsvolumen erfolgt und der Flüssigkeitsspiegel in diesem Behälter höher ist, als durchschnittlich im entsprechenden Arbeitsvolumen 396.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 395, dadurch gekennzeichnet, daß durch zumindest ein Überdruckventil Flüssigkeit aus zumindest einem Arbeitsvolumen entweicht, wenn zumindest ein Flüssigkeitskolben zuerst im kalten Bereich oben an einer Hubbegrenzung anschlägt.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 396, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwimmer des Flussigkeitsverdrangerkolbens in den Extremstellungen periodisch vorübergehend verriegelt wird, um einen Bewegungsablauf zu erreichen, mit dem während einer
Periode eine maximale Temperaturänderung des Arbeitsfluides in zumindest einem
Arbeitsvolumen erreicht werden kann.
398. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 242 bis 397, dadurch gekennzeichnet, daß wenn der Schwimmer des
Flussigkeitsverdrangerkolbens in den Extremstellungen bewegt wird, je eine Klappe den Querschnitt für die Flüssigkeitsströmung so weit entgegen der Strömungsrichtung verschließt und durch eine Feder offengehalten wird, daß abhängig von der Strömungsgeschwindigkeit diese Klappe vollends schließt.
399.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 398, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Betätigung zumindest einer Kompressionseinrichtung zumindest eines Druckvolumens umgesetzte Kompressionsarbeit im Hydraulik- System (durch zumindest eine Hochdruck - Gasfeder) zumindest zum Teil gespeichert wird.
400.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 201 bis 399, dadurch gekennzeichnet, daß die bei der Betätigung zumindest einer Kompressionseinrichtung zumindest eines
Druckvolumens umgesetzte Kompressionsarbeit im Hydraulik- System durch zumindest ein Schwungrad verbunden mit der zeitweise entweder antreibenden oder angetriebenen Pumpe zumindest zum Teil gespeichert wird. 401
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 200 bis 400, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitsfluid Wasserdampf wirkt und im
Druckgefaß eine Grenzflache Wasser- Wasserdampf auftritt 402
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 401, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kühlung Wasser dem Druckgefaß zugeführt wird und Wasserdampf entnommen wird
403 Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 402, dadurch gekennzeichnet, daß das in Anspruch 402 charakterisierte Teilsystem wahlweise in ein Nah- oder
Fernwarmesystem integriert ist
404
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 400, dadurch gekennzeichnet, daß als Arbeitsfluid Wasserdampf wirkt und im
Druckgefaß eine Grenzflache Wasser-Wasserdampf auftritt
405
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 404. dadurch gekennzeichnet. daß zur Kühlung Wasser dem Druckgefaß zugeführt wird, und Wasserdampf entnommen wird
406
Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 405. dadurch gekennzeichnet, daß das in Anspruch 405 charakterisierte Teilsystem wahlweise in ein Nah- oder Fernwarmesystem integriert ist
407
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 71 bis
406 dadurch gekennzeichnet, daß bei der periodischen Bewegung eine
Verdrangerstruktur mit Zwischenräumen zwischen der Flussigkeitsoberflache und einem Regenerator angeordnet ist und bei der Abwartsbewegung nach dem Aufsetzen auf der Flussigkeitsoberflache zusammengeschoben wird, so daß sie den
Zwischenraum zwischen Regenerator und Flussigkeitsoberflache weitgehend ausfüllt
408
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 271 bis 407. dadurch gekennzeichnet, daß bei der periodischen Bewegung eine
Verdrangerstruktur mit Zwischenräumen zwischen der Flussigkeitsoberflache und einem Regenerator angeordnet ist und bei der Abwartsbewegung nach dem Aufsetzen auf der Flussigkeitsoberflache zusammengeschoben wird, so daß sie den Zwischenraum zwischen Regenerator und Flussigkeitsoberflache weitgehend ausfüllt 409
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 18 bis 408. dadurch gekennzeichnet, daß zusatzlich zu zumindest einem bewegbaren Sonnenkollektor an die tragende Konstruktion ein festes Dach so montiert wird, daß beim Schwenken aus der Ruheposition in die Arbeitsposition Eis oder Schnee auf dieses Dach fallt 410 Verfahren zum Transfer von Entropie nach Anspruch 409, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kombination von Dach und Kollektoren eine vollständige Überdachung eines größeren Bereiches erreicht wird.
411. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 409 bis 410, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Einachsig nachgeführten Kollektor das Dach vom Bereich um die Drehachse in einer schräg nach unten verlaufenden
Ebene angeordnet ist.
412. Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 17 bis 411, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile, welche einen Zugang zum schlauchförmig mit Isolationsmaterial ummantelten Speichermaterial freigeben können, bzgl der Anordnung bzgl. des Speichermaterialschlauches abwechselnd jeweils einem von zwei Räumen zugeordnet werden, so daß bei einer Öffnung aller dieser Ventile und einem Einblasen von heißem Gas in einen dieser Räume und Entnahme von Gas aus dem anderen dieser Räume mehrere Teilsesmente des gesamten thermischen
Speichers gleichzeitig parallel geladen werden können.
413.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 318 bis 408, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu zumindest einem bewegbaren Sonnenkollektor an die tragende Konstruktion ein festes Dach so montiert wird, daß beim Schwenken aus der Ruheposition in die Arbeitsposition Eis oder
Schnee auf dieses Dach fällt.
414. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 413, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kombination von Dach und Kollektoren eine vollständige Überdachung eines größeren Bereiches erreicht wird.
415.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 413 bis 414, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Einachsig nachgeführten Kollektor das Dach vom Bereich um die Drehachse in einer schräg nach unten verlaufenden
Ebene angeordnet ist.
416.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 317 bis 415, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile, welche einen Zugang zum schlauchförmig mit Isolationsmaterial ummantelten Speichermaterial freigeben können, bzgl der Anordnung bzgl, des Speichermaterialschlauches abwechselnd jeweils einem von zwei Räumen zugeordnet werden, so daß bei einer Öffnung aller dieser Ventile und einem Einblasen von heißem Gas in einen dieser Räume und Entnahme von Gas aus dem anderen dieser Räume mehrere Teiisegmente des gesamten thermischen
Speichers gleichzeitig parallel geladen werden können.
417.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis
416, dadurch gekennzeichnet, daß Gas in ein durch einen oder mehrere der Ansprüche 1 bis 416 gekennzeichnetes Arbeitsvolumen z B durch eine Turbine oder ein anderes, vergleichbares, als thermischer Gasverdichter eingesetztes Arbeitsvolumen gepreßt wird und bei geringerem Druck und mit höherer Temperatur dieses Arbeitsvolumen wieder verläßt und die für diese Erwärmung notwendige Temperatur teilweise dadurch aufgebracht wird, daß ein Teil dieses Gases verflüssigt wird.
418.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 417, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Gas auch Funktionen erfüllt, die der Flüssigkeit in den Ansprüchen zugeordnet werden, die sich auf einen oder mehreren der Ansprüche 71-80, 271 -280, 108,308,193-196 oder 393-396 beziehen 419. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 418, dadurch gekennzeichnet, daß Gas in ein durch einen oder mehrere der
Ansprüche 1 bis 418 gekennzeichnetes Arbeitsvolumen z B durch eine Turbine oder ein anderes, vergleichbares, als thermischer Gasverdichter eingesetztes Arbeitsvolumen gepreßt wird und bei geringerem Druck und mit höherer Temperatur dieses Arbeitsvolumen wieder verläßt und die für diese Erwärmung notwendige Temperatur teilweise dadurch aufgebracht wird, daß ein Teil dieses Gases verflüssigt wird. 420
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 419, dadurch gekennzeichnet, daß das flüssige Gas auch Funktionen erfüllt, die der Flüssigkeit in den Ansprüchen zugeordnet werden, die sich auf einen oder mehrere der Ansprüche 71-80, 271-280, 108,308,193-196 oder 393-396 beziehen 421.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 420, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Bewegung zumindest einiger der in Anspruch 1 aufgeführten Strukturen oder Bauteile durch das Steuersystem die durch Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisorozesses kontinuierlich verkleinert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen steigt und dadurch aus einem Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, das nur an einen von
Arbeitsfluid in jeder Periode mit maximaler Menge zu durchströmenden Regenerator direkt angrenzt, durch zumindest ein weit offenes Auslaßventil in einen Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, 7 kaltes Arbeitsmittel ausströmt und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 1 charakterisierten Ventilen erhöht wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 1 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen, oder vergleichbare durch das Steuersystem, welche das wärmste Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, vergrößert und das kälteste, an zumindest ein
Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen verkleinert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erhöht wird und aufgrund der Bewegung einiger der in Anspruch 1 aufgeführten Komponenten durch das Steuersystem die durch Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina dieses Arbeitsvolumens während der darauffolgenden Zeitperiode kontinuierlich vergrößert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen sinkt und durch zumindest ein weit offenes Einlaßventil in jenes Teilvolumen, das in Anspruch 1 näher bezeichnet ist und das durch einen Regenerator eingegrenzt wird, der zumindest zeitweise am Wärmetauscher anliegt, aus einem Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, Arbeitsfluid, mit einer größeren Temperatur als beim Ausströmen, einströmt und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 1 charakterisierten Ventilen erniedrigt wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 1 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen oder damit vergleichbar sind, durch das Steuersystem, welche das wärmste Teilvolumen, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, verkleinert und das kälteste, an zumindest ein Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen vergrößert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erniedrigt wird und der Kreisprozeß geschlossen wird, wobei vorallem in der Anlaufphase die aufgeführten Ventile durch das Steuersystem auch geöffnet werden, wenn der Druckausgleich noch nicht erreicht ist, wodurch der Temperaturverlauf des Gleichgewichts- Betriebszustandes im Arbeitsvolumen erreicht wird 422.
Verfahren zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 420. dadurch gekennzeichnet. daß aufgrund der Bewegung zumindest einiger der in Anspruch 1 aufgeführten Strukturen oder Bauteile durch das Steuersystem die durch Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses kontinuierlich vergrößert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen steigt und dadurch aus einem Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, das nur an einen von Arbeitsfluid in jeder Periode mit maximaler Menge zu durchströmenden Regenerator direkt angrenzt, durch zumindest ein weit offenes Auslaßventil in einen Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, heißes Arbeitsmittel ausströmt und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 1 charakterisierten Ventilen erhöht wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 1 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen, oder vergleichbare durch das Steuersystem, welche das kälteste Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, verkleinert und das heißeste, an zumindest ein Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen vergrößert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erhöht wird und aufgrund der Bewegung einiger der in Anspruch 1 aufgeführten Komponenten durch das Steuersystem die durch Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina dieses Arbeitsvolumens während der darauffolgenden Zeitperiode kontinuierlich verkleinert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen sinkt und durch zumindest ein weit offenes Einlaßventil in jenes Teilvolumen, das in Anspruch 1 näher bezeichnet ist und das durch einen Regenerator eingegrenzt wird, der zumindest zeitweise am Wärmetauscher anliegt, aus einem Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, Arbeitsfluid, mit einer geringeren Temperatur als beim Ausströmen, einströmt und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 1 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 1 charakterisierten Ventilen erniedrigt wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 1 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen oder damit vergleichbar sind, durch das Steuersystem, welche das kälteste Teilvolumen, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, vergrößert und das heißeste, an zumindest ein Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen verkleinert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erniedrigt wird und der Kreisprozeß geschlossen wird, wobei vorallem in der Anlaufphase die aufgeführten Ventile durch das Steuersystem auch geöffnet werden, wenn der Druckausgleich noch nicht erreicht ist, wodurch der Temperaturverlauf des Gleichgewichts- Betriebszustandes im Arbeitsvolumen erreicht wird. 423. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 420, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Bewegung zumindest einiger der in Anspruch 201 aufgeführten Strukturen oder Bauteile durch das Steuersystem die durch Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses kontinuierlich verkleinert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen steigt und dadurch aus einem Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, das nur an einen von Arbeitsfluid in jeder Periode mit maximaler Menge zu durchströmenden Regenerator direkt angrenzt, durch zumindest ein weit offenes Auslaßventil in einen Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, kaltes Arbeitsmittel ausströmt und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 201 charakterisierten Ventilen erhöht wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 201 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen, oder vergleichbare durch das Steuersystem, welche das wärmste Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, vergrößert und das kälteste, an zumindest ein
Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen verkleinert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erhöht wird und aufgrund der Bewegung einiger der in Anspruch 201 aufgeführten Komponenten durch das Steuersystem die durch Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina dieses Arbeitsvolumens während der darauffolgenden Zeitperiode kontinuierlich vergrößert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen sinkt und durch zumindest ein weit offenes Einlaßventil in jenes Teilvolumen, das in Anspruch 201 näher bezeichnet ist und das durch einen Regenerator eingegrenzt wird, der zumindest zeitweise am Wärmetauscher anliegt, aus einem Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, Arbeitsfluid, mit einer größeren Temperatur als beim Ausströmen, einströmt und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 201 charakterisierten Ventilen erniedrigt wird aufgrund der Bewegung der mechamschen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 201 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen oder damit vergleichbar sind, durch das Steuersystem, welche das wärmste Teilvolumen, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, verkleinert und das kälteste, an zumindest ein Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen vergrößert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erniedrigt wird und der Kreisprozeß geschlossen wird, wobei vorallem in der Anlaufphase die aufgeführten Ventile durch das Steuersystem auch geöffnet werden, wenn der Druckausgleich noch nicht erreicht ist, wodurch der Temperaturverlauf des Gleichgewichts- Betriebszustandes im Arbeitsvolumen erreicht wird. 424.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 420, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Bewegung zumindest einiger der in Anspruch 201 aufgeführten Strukturen oder Bauteile durch das Steuersystem die durch Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zumindest eines Arbeitsvolumens während einer bestimmten Zeitperiode des periodisch ablaufenden thermodynamischen Kreisprozesses kontinuierlich vergrößert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen steigt und dadurch aus einem Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, das nur an einen von Arbeitsfluid in jeder Periode mit maximaler Menge zu durchströmenden Regenerator direkt angrenzt, durch zumindest ein weit offenes Auslaßventil in einen Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, heißes Arbeitsmittel ausströmt und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 201 charakterisierten Ventilen erhöht wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 201 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen, oder vergleichbare durch das Steuersystem, welche das kälteste Teilvolumen dieses Arbeitsvolumens, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, verkleinert und das heißeste, an zumindest ein Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen vergrößert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erhöht wird und aufgrund der Bewegung einiger der in Anspruch 201 aufgeführten Komponenten durch das Steuersystem die durch Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina dieses Arbeitsvolumens während der darauffolgenden Zeitperiode kontinuierlich verkleinert werden und überwiegend dadurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluids in diesem Arbeitsvolumen sinkt und durch zumindest ein weit offenes Einlaßventil in jenes Teilvolumen, das in Anspruch 201 näher bezeichnet ist und das durch einen
Regenerator eingegrenzt wird, der zumindest zeitweise am Wärmetauscher anliegt, aus einem Raum, mit relativ zu den in diesem Arbeitsvolumen auftretenden nur geringeren Druckschwankungen, Arbeitsfluid, mit einer geringeren Temperatur als beim Ausströmen, einströmt und während der anschließenden Zeitperiode, mit einer geringeren Veränderung des Verhältnisses der in Anspruch 201 charakterisierten Teilvolumina zum entsprechenden Arbeitsvolumen, der Druck in diesem Arbeitsvolumen bei geschlossenen, in Anspruch 201 charakterisierten Ventilen erniedrigt wird aufgrund der Bewegung der mechanischen Kompressionseinrichtung durch das Steuersystem und/oder aufgrund der Bewegung einiger Komponenten, die auch ein in Anspruch 201 charakterisiertes Teilvolumen begrenzen oder damit vergleichbar sind, durch das Steuersystem, welche das kälteste Teilvolumen, an das nur der Wärmetauscher aber kein Regenerator direkt angrenzt, vergrößert und das heißeste, an zumindest ein Auslaßventil angrenzende, im vorderen Teil dieses Anspruches charakterisierte Teilvolumen verkleinert, wodurch die mittlere Temperatur des Arbeitsfluides in diesem Arbeitsvolumen erniedrigt wird und der Kreisprozeß geschlossen wird, wobei vorallem in der Anlaufphase die aufgeführten Ventile durch das Steuersystem auch geöffnet werden, wenn der Druckausgleich noch nicht erreicht ist, wodurch der Temperaturverlauf des Gleichgewichts- Betriebszustandes im Arbeitsvolumen erreicht wird.
425
Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Regenerator in Form eines Kegelmantels mit konstanter Starke ausgebildet ist und am äußeren Rand in den Mantel eines
Zylinders, weitgehend ohne die Wirkung eines Regenerators, übergeht.
426.
Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 425, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Regenerator im Bereich der Kegelspitze gefuhrt und durch das Steuersystem bewegt wird und mit einem Element verbunden ist. welches in zwei
Bereichen auf einem unbewegten Element parallel zur Zylinderachse beweglich gefuhrt
427.
Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß der untere Rand des Mantels von Zylinder oder spitzem
Kegelstumpf immer in Flüssigkeit eintaucht
428.
Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß die parallel zur Zylinderachse geführten Elemente aus
Rohren bestehen, welche konzentrisch über das innenliegende unbewegte Element in
Hubπchtung gefuhrt werden, wobei Schlitze in Hub- und Längsrichtung der Rohre die
Verbindung der innenliegenden Rohre mit den Regeneratoren ermöglichen. 429.
Vomchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß in der tiefsten Stellung der Raum zwischen der untersten
Regeneratorflache und der Wasseroberflache weitgehend durch eine Verdrangerstruktur aus zumindest zwei Teilen ausgefüllt wird, welche so mit dem Steuersystem gekoppelt sind, daß sie bei einer Aufwartsbewegung des untersten Regenerators auseinander gehen so daß an den relativ zur Hubπchtung schrägen Trennflachen Stromungskanale für das
Arbeitsgas durch diese Verdrangerstruktur ausgebildet werden.
430. Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze des Kegelmantels, der die Regeneratorform beschreibt auf die Flussigkeitsoberflache zeigt.
431 Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Wärmetauscher fest am Zylinder des untersten
Regenerators befestigt ist, in die Flüssigkeit eintaucht und zwischen diesem Regenerator und Kuhler eine Verdrangerstruktur angeordnet ist. 432.
Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß der unterste Regenerator durchstoßen wird durch zumindest ein daran direkt befestigtes Rohr in Hubrichtung, das immer in die Flüssigkeit eintaucht und in dem konzentrisch und mit dem Gehäuse verbunden zumindest eine Rohre angeordnet ist, welche über den Flussigkeitsspiegel hinausragt ohne den Regenerator zu durchstoßen und aus welcher durch zumindest ein Ventil der Gasaustausch erfolgt. 433 Vornchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß in der in Anspruch 432 beschπebenen Anordnung ein weiteres Rohr konzentrisch angeordnet und mit dem Gehäuse dichtend verbunden ist, dessen Oberkante weiter als das angrenzende über die Flussigkeitsoberflache hinausgeht und aus dem das Gas über ein Ventil peπodisch ausgetauscht wird und daß der neu entstandene Raum zwischen zwei Rohren durch ein Ventil, welches mit dem Gasventil des Innenrohres verbunden ist, mit einem Raum gekoppelt ist. der mit dem Gasraum durch ein Rohrsystem verbunden ist und durch Ventile wahlweise mit der Flüssigkeit im Arbeitsraum oder einem separaten Beh lter verbunden ist. 434.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß das Geh use so ausgebildet ist. daß es um den Arbeitsraum an den ußersten dann bewegten Regenerator in einer dessen extremsten Stellungen sehr nahe kommt und in Bewegungsrichtung eine Aussparung aufweist, so daß das in Anspruch 426 charakterisierte unbewegliche Element vom Kuhler her betrachtet weit über diesen Regenerator hinaus geht, ohne den Arbeitsraum zu verlassen und die in Anspruch 426 charakteπsierten bewegten Elemente relativ direkt vom Gehäuse im Bereich der Aussparung umgeben sind. 435.
Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Fuhrungselement in Hubrichtung zumindest teilweise als Gewindestange oder Kugelumlaufspindel ausgebildet ist und durch ein dann eingreifendes Element zumindest ein damit verbundener Regenerator durch Drehen der Gewindestange bzw. Kubelumlspindel in Hubπchtung bewegt wird 436
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Gewindestange bzw Kugelumlaufspindel zumindest zwei Bereiche mit unterschiedlichen Ganghohen aufweist in welche die Verbindungselemente zweier unterschiedlich schnell bewegter Regeneratoren eingreifen, so daß sie bei einer Drehung der Gewindestange bzw. Kugelumlaufspindel mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in Hubrichtung bewegt werden. 437. λτorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet. daß zumindest ein Bereich zumindest einer Kubelumlaufspindel und das dort eingreifende Verbindungselement eine geschlossene, sich kreuzende Gewindebahn aufweist und bei Drehung der Kugelumlaufspindel mit konstanter Geschwindigkeit in Hubπchtung periodisch auf- und abbewegt wird.
438.
Vorπchtunp- zum Transfer von Fntropie nach einem oder mehreren der Ansnruche 1 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Gewindestange bzw. Kugelumlaufspindel periodisch mit unterschiedlicher Richtung gedreht wird wahlweise durch ein mechanisches Steuersystem oder direkt durch einen entsprechend gesteuerten Motor
439. Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß der unterste Regenerator in eine Kugelumlaufspindel mit geschlossener Bahn greift und zumindest ein Teil der anderen Regeneratoren in eher gewöhnliche Gewindebahnen greift, deren Bahnen nicht geschlossen sind. 440.
Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Fuhrungsrohr in der Mitte von Arbeitsgas aus dem kühlsten Teilraum peπodisch oder kontinuierlich durchströmt wird. 441
Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Rohr mit Gewinde bzw. Kugelumlaufspindel ein radial-Ventilator verbunden und das Rohr in diesem Bereich seitlich ebenso wie im kühlsten Teilraum auf der anderen Seite der Rohrmitte geöffnet ist.
442.
Vornchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine separate Rohrleitung für Arbeitsgas vom an die eine Öffnung des Fuhrungsrohres angrenzenden Raum zum Raum fuhrt, der an die andere
Öffnung angrenzt.
443.
Vornchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrsystem an den Arbeitsraum angekoppelt wird, in dem im Betπebszustand eine Flussigkeitssaule schwingt und am anderen Ende des
Rohrsystems ein Druckgefaß angekoppelt wird.
444.
Vornchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß dieses Druckgefaß über ein Rückschlagventil mit dem
Arbeitsraum verbunden ist. so daß die Arbeitsgasmenge im Druckgefaß pro Penode geringfügig zunehmen kann.
445. Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß vom Druckgefaß auf Hohe des angestrebten durchschnittlichen Flussigkeitsspiegels eine zum anderen Ende der Flussigkeitssaule fuhrende Rohrleitung mit Rückschlagventil angekoppelt ist. durch welche pro Periode nur eine vernachlassigbare Menge Flüssigkeit aber ein erheblicher Gasstrom das
Druckgefaß verlassen kann.
446.
Vornchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung der beiden an die Enden der
Flussigkeitssaule anschließenden Räume auf der angestrebten Hohe der mittleren
Flussigkeitsoberflache erfolgt.
447. Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindung vom Arbeitsraum zum Rohr mit der schwingenden Flussigkeitssaule ein Ventil angebracht ist, das einen Anschlag in
Stromungsπchtung zum Arbeitsraum aufweist, gegen den die Ventilklappe dichtend gedruckt wird, sobald die Flussigkeitssaule sich zu weit Richtung Arbeitsraum bewegt hat.
448
Vornchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindung vom Arbeitsraum zum Rohr mit der schwingenden Flussigkeitssaule ein Ventil angebracht ist. das einen Anschlag in
Stromungsrichtung zum Arbeitsraum aufweist, gegen den die λ'entilklappe dichtend gedruckt wird, sobald die Flussigkeitssaule sich zu weit Richtung Arbeitsraum bewegt hat und daß eine Rohrleitung mit Überdruckventil an diesen Raum angekoppelt ist, durch welches Flüssigkeit zum anderen Ende der schwingenden Flussigkeitssaule gelangen kann.
449.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß zwei Arbeitsraume, in denen Kreisprozesse mit identischen Penodendauem um eine halbe Periodendauer zeitlich verschoben ablaufen. durch ein Rohr mit einer dazwischen schwingenden Flussigkeitssaule verbunden sind.
450.
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch ein zu dem in 448 charakterisierten LTberdruckventil aus demselben Raum ein Überdruckventil und ein Rohr in einen separaten
Vυrratsbehalter fuhrt.
451. Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß beim Start die Flussι ;keιtsmen_re im Rohr für die schwingende Flussigkeitssaule etwas vergrößert wird, indem wahlweise durch ein gesteuertes Ventil und/oder eine Pumpe Flüssigkeit aus einem Behalter oder Leitungssystem eingeleitet wird.
452.
Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß am untersten periodisch bewegten Regenerator ein in Hubnchtung verlaufendes Rohr befestigt ist. in das Gas aus dem darüber angrenzenden
Teilraum ungehindert ein- und ausströmen kann und dessen unterstes Ende immer in die Flüssigkeit eintaucht und konzentrisch in diesem Rohr, dichtend verbunden mit dem Gehäuse ein Rohr angeordnet ist. dessen Oberkante der Hohe der maximalen, am Dichtungszylinder des Regenerators anstehenden Flussigkeitsoberflache entspπcht und das in einem Bereich lm Arbeitsraum oberhalb des Sicherheitsventils am Zugang zur schwingenden
Wassersaule fuhrt, aus dem die evtl. überströmende Flüssigkeit zur Flüssigkeit der schwingenden Flussigkeitssaule gelangt.
453. Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein in Hubπchtung verlaufendes Rohr, dessen Oberkante im untersten Teilraum auf der Hohe der angestrebten Flussigkeitsoberflache im
Arbeitsraum endet, möglichst weit unten mit dem vorher beschπebenen Rohr verbunden wird, das zur schwingenden Flussigkeitssaule fuhrt.
454.
Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß in das in Anspruch 453 neu charakterisierte Rohr vor der Einmündung in das vorher beschriebene Rohrsystem eine poröse Struktur integriert wird, die nicht umströmt werden kann.
455.
Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß durch ein λ entil dem Arbeitsraum unterhalb dem
Wärmetauscher bei jedem Start der Maschine eine bestimmte Mange (z.B. 31) Flüssigkeit zugeführt
456.
Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß an mehreren Regeneratoren oder damit starr verbundenen
Elementen ischen-Hebel beweglich befestigt sind, welche jeweils am anderen Ende beweglich mit verschiedenen Stellen zumindest eines weiteren Haupt-Hebels verbunden sind, der beweglich wahlweise direkt oder über einen Hebel mit dem Gehäuse verbunden ist und daß der oberste Regenerator am Haupthebel an einer Stelle beweglich direkt oder indirekt angreift die am nächsten zu der Stelle angeordnet ist. an der die direkte oder indirekte bewegliche Verbindung mit dem Gehäuse erfolgt.
457. Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach Anspruch 456. dadurch gekennzeichnet, daß die Hebelandordnung eine Spiegelsymmetπe aufweist zu einer Ebene, in der auch die Hubπchtung liegt.
458.
Vornchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß einer der untersten Regeneratoren über zumindest ein
Pleuel mit zumindest einer angetriebenen Kurbelwelle beweglich verbunden wird. welche zumindest teilweise unterhalb der Flussigkeitsoberflache angeordnet sind.
459. Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß einer der untersten Regeneratoren über Pleuel mit zwei angetriebenen Kurbelwellen beweglich verbunden ist. welche spiegel-symmetπsch zu einer Ebene in der das unbewegte Fuhrungselement in Hubnchtung liegt, angeordnet und bewegt werden. 460
Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kurbelwelle Massen auf der anderen Seite der Wellenachse gegenüber dem Pleuellager angebracht sind, deren Gewichtskraft das Gewicht der Regenerator- An Ordnung zumindest teilweise kompensiert. 461.
Vornchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Regeneratoren zumindes mit je einem der Pleuel beweglich verbunden werden, die mit den anderen Enden auf Achsen zumindest einer Kurbelwelle gelagert sind, welche alle Λ on einer Linie durch die dazu parallele Drehachse der Kurbelwelle geschnitten werden können, wobei das Lager für ein Pleuel des untersten Regenerators am weitesten \ on der Dreh -Achse der Kurbelwelle entfernt ist und das Lag _.er des obersten Re <g_enerator am nächsten.
462 1 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Regenerator mit einer Phasem erschiebung OΠ einem Viertel (25° o. einer Periodendauer relatπ zur Volumenanderung wie bei einem Stirlingmotor angetrieben wird.
463.
Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß in der Zeitoeπode mit dem niedrigsten Druck im
Arbeitsraum (Arbeitsraum = Arbeitst olu en) mit periodisch -v er ndertem Volumen bei einem Betrieb als Kraftmaschine die oeπodische Aufnahme und bei einem Betrieb als Wärmepumpe bzw. Kältemaschine die penodische Abgabe -. on Arbeitsfluid durch ein Ventil erfolgt, das im \rbeitsraum an einen Teilraum mit konstantem Volumen angrenzt welcher von zw ei Regeneratoren vollständig umschlossen ist und einer dieser Regeneratoren relatπ direkt an das Geh use angrenzt.
464.
Vorrichtung zur thermischen Nutzung -von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 463. dadurch gekennzeichnet, daß die Prinzipien optische Konzentration und in Strahlrichtung durchströmte transluzente Wärmedämmung kombiniert werden und solare Strahlung in einem ersten Schntt durch Spiegel optisch konzentriert wird und zumindest zu einem erheblichen Teil vor Erreichen der Absorberstruktur eine transluzente W rmedämmung durchlauft, welche vom Warmetragermedium (z.B. Luft) in Strahlnchtung durchströmt wird, mit welchem die Wärmeenergie aufgrund von Temperatur oder Zustandsanderung transportiert wird. 465
Vorrichtung zur thermischen Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 464. dadurch gekennzeichnet, daß der Absorber in Bereiche unterteilt ist. deren Durchstromung temperaturabhangig gesteuert wird, um in der Ausgangssammelleitung eine Durchmischung von Warmetragermedium mit großen Temperaturdifferenzen zu vermeiden. 466. "
Vorrichtung zur thermischen Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach Anspruch 465. dadurch gekennzeichnet, daß der durchstrombare Querschnitt im Bereich des bsorbers dabei konstant bleibt
467.
Vorrichtung zur thermischen Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 466. dadurch gekennzeichnet, daß Bimetalle die
Durchstromung des Absorbers regeln, von denen leweils zwei mit einem Balken wie bei einer Waage verbunden sind, wobei die Aufhangung zweier entsprechender Balkens wieder mit einem mittig aufgehängten Balken beweglich verbunden sind.
468.
Vorπchtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie. dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel aus mehreren Rinnen-Spiegel-Elementen besteht, welche direkte solare Strahlung jeweils in etwa auf eine Brennlime konzentrieren können und deren
Begrenzungskanten weitgehend in je zwei höchstens leicht gekrümmten Flachen liegen. welche im Fall von Ebenen auf der zugehoπgen Brennli e senkrecht stehen.
469.
Vorπchtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 468. dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Rinnen-Spiegel-Elemente mit einer senkrecht zur Brennlime viel größeren Ausdehnung als oarallel dazu eng so ausgerichtet werden, daß direkte solare im Herbst oder Fruhi 'ahr auf eine mög___>lichst ert werden kann 470.
Vorrichtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der λnspruche 1 bis 469, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Rinnen-Spiegel- Segment auf einer einigermaßen ebenen Struktur, wie z.B. einem Hausdach, befestigt ist und die Vertikale in einer Ebene liegt, welche senkrecht auf dieser ebenen Struktur auf einer gemeinsamen Schnittlinie mit einer zur Brennlime senkrechten Ebene steht. 471.
Vorrichtung __• zur Nutzun *g_> von solarer Strahlung __sener <g_,ie nach einem oder mehreren der
-λnspruche 1 bis 470, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegel-Struktur nicht bewegt wird und der Absorber entsprechend nachgefuhrt und so gedreht wird, daß seine Haupt- oder Svmmetneachse der Hauptπchtung der absorbierten Strahlung entspneht. 472,
Vorrichtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 471. dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegelstruktur nur um eine Achse bewegt wird, eine dazu senkrechte Flache den Spiegel in einer weitgehend parabelformigen Linie durchstoßt und der Absorber nachgefuhrt wird. 473.
Vornchtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 472, dadurch gekennzeichnet, daß das Warmetragermedium vor Durchstromung der transluzenten Wärmedämmung in einem vorgeschalteten Kollektor erhitzt wird. 474.
Vornchtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 473, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeschaltete Kollektor zusammen mit der durchströmten transluzenten Wärmedämmung den Raum bildet, aus dem das Warmetragermedium dem Absorber entnommen wird. 475.
Vornchtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 474. dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeschaltete Kollektor mit solarer Strahlungsenergie versorgt wird, welche die transluzente Wärmedämmung knapp verfehlt hat, durch Reflexion an einem zusätzlich um die gesamte Absorberstruktur angeordneten Spiegel.
476.
Vornchtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 475, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehpunkt für die
Absorberstruktur mit Gasfuhrungskanalen in Strahlnchtung weiter vom großflächigen
Hauptspiegel entfernt ist. als der Drehpunkt für den kleineren, zusatzlich darum angeordneten Spiegel.
477. Vornchtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 476, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Absorber relativ direkt beweglich verbunden sind mit einem mitbewegten
Rohrleitungssystem.
478. Vorrichtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 477. dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Absorber verbundene Rohrleitungssystem für das Warmetragermedium transluzent isoliert ist.
479 Vorrichtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der
Ansprüche 1 bis 478, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung, durch welche das heiße Gas vom Absorber abgeführt wird, mit einer Isolation mit einer äußeren
Oberflache mit wahlweise guter oder selektiver Absorption ummantelt ist, welche wiederum von einer transluzenten Wärmedämmung weitgehend vollständig ummantelt wird und in einem Raum verlauft, der vom warmen Gas des
Warmeenergietragerkreislaufes auf dem Weg zu mindestens einem Absorber durchströmt wird und der für die Ausrichtung Herbst 12:00 Uhr Mittag auf der direkt angestrahlten Seite von einer undurchstrombaren transluzenten Isolation und von der anderen Seite von einem Spiegel, an dessen nach außen gerichteter Flache eine Isolation und ein Wetterschutz angrenzt und der das auftreffende Licht vorallem auf die nicht direkt angestrahlte Seite des innenlaufenden Rohres reflektiert, umgeben ist und so vollständig ummantelt wird.
480.
Vorrichtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 479. dadurch gekennzeichnet, daß die durchströmte transluzente Wärmedämmung durch eine in Strahlungsrichtung angeordnete flächige Tragerstruktur aus mehreren Schlitzblechen mit senkrecht zur Strahlungsnchtung angeordneten Schlitzen besteht, .welche von in Strahlungsnchtung verlaufenden Glasfasern umwickelt ist. 481.
Vorrichtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 480. dadurch gekennzeichnet, daß die durchströmte transluzente Wärmedämmung durch eine in Strahlungsnchtung angeordnete flächige Tragerstruktur aus mehreren Blechen mit senkrecht zur Strahlungsnchtung angeordneten versetzten Schlitzen besteht, welche von Glaselementen mit in Strahlungsnchtung verlaufenden Oberflachen umgeben ist. 482.
Vorrichtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 481. dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Absorber beweglich über drei Zahnstangen mit drei Fixpunkten verbunden ist und der Abstand jeweils durch eine λ'erschiebung in Stangenrichtung gesteuert mit Motorkraft geändert werden kann. 483
Vornchtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 482, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Absorber mit einer Zahnstange in Stangennchtung gesteuert mit Motorkraft verschiebbar verbunden ist, welche beweglich über zwei weitere Zahnstangen mit je zwei Fixpunkten verbunden sind und der Abstand jeweils in Stangenπchtung gesteuert mit Motorkraft verändert werden kann. 484.
Vornchtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 483, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein Absorber beweglich mit einem anderen Absorber verbunden ist und nur mit zwei Zahnstangen bewegt wird. 485. Vorrichtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 484. dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Verbindungsrohr des Warmetragermediums auch die Oπentierung der daran befestigten Absorber bzgl. der Rohrachse festgelegt wird. 486. Vornchtung zur Nutzung; von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 485, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung eines Absorbers um eine Drehachse senkrecht zur horizontalen Ost-West-Achse und zur Symmetrieachse des Absorbers in Hauptstrahlrichtung durch die parallele Kopplung durch Seile mit einer Zahnstange, welche um 12 Uhr Mittags möglichst nahe an einer vertikalen Ebene in Nord-Sud-Richtung verlauft, erfolgt, wobei die Drehpunkte der Seile auf einer Ebene durch die Drehachse des Absorbers bzw. die Drehachse der Befestigung der Zahnstange an der Absorberstruktur angeordnet sind und auf beiden Seiten dieser Drehachsen liegen und bei einer Projektion in eine zur Drehachse des Absorbers senkrechten Ebene zumindest annähernd ein Parallelogramm bilden, dessen Winkel im Idealfall um 12:00 Mittags 90° betragen. 487.
Vornchtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der -λnspruche 1 bis 486, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehung eines Absorbers um eine Drehachse senkrecht zur honzontalen Ost-West-Achse und zur Symmetrieachse des Absorbers in Hauptstrahlrichtung durch die parallele Kopplung durch Stangen mit einer Zahnstange, welche um 12 Uhr Mittags möglichst nahe an einer vertikalen Ebene in Nord-Sud-Richtung verlauft, erfolgt, wobei die Drehpunkte der Stangen auf einer Ebene durch die Drehachse des Absorbers bzw. die Drehachse der Befestigung der Zahnstange an der Absorberstruktur angeordnet sind und auf beiden Seiten dieser Drehachsen liegen und bei einer Projektion in eine zur Drehachse des Absorbers senkrechten Ebene zumindest annähernd ein Parallelogramm bilden, dessen Winkel im Idealfall um 12:00 Mittags 90° betragen. 488. Vornchtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 487, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnstange ausgebildet wird durch einen Trager auf den eine Kette befestigt ist in die ein Kettenrad eingreift, das über ein selbsthemmendes Getnebe mit einem Motor angetrieben wird. 489. Vorπchtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 488. dadurch gekennzeichnet, daß das Kettenrad auf der Kette geführt wird durch Rollen, die von der anderen Seite gegen den Trager gedruckt werden. 490. Vorπchtung zur Nutzung von solarer Strahlungsenergie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 489. dadurch gekennzeichnet, daß eine Zahnstange soweit senkrecht gestellt und bis in Bodenn he verlängert werden kann, daß durch Bewegung des eingreifenden Antriebes die Absorberstruktur entlang dieser Zahnstange bis in Bodennahe abgesenkt werden kann. 491.
Sensitiv er Warmeenergiespeicher. dadurch gekennzeichnet. daß das vom Warmetragermedium durchströmte Schüttgut durch zumindest eine isolierende undurchstrombare Zwischenschicht in konzentrische Schalen mit zylinderformigem Mantel mit vertikaler λchse und nach außen gewölbten Boden- und Deckflachen aufgeteilt ist und die durchstrombaren Übergänge von einer inneren mit Schuttgut gefüllten Schale zur angrenzenden äußeren Schale durch Öffnungen im isolierenden Zvlinderπiantel erfolgen, welche im Bereich einer Ebene durch die Zvlinderachse jeweils beidseitig dazu angeordnet sind und die Strömung durch im Bereich dieser Ebene verlaufenden undurchstrombaren Verbindungen zwischen den mit Schuttgut gefüllten Schalen so gefuhrt wird, daß die Schalen nur m einer Umdrehungsnchtung um die vertikale Zvlinderachse durchströmt werden können. 492 Sensitπ er Warmeenergiesoeicher nach einem oder mehreren der Ansoruche 1 bis 491, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergänge zwischen zwei mit Schuttgut ausgefüllten Halbschalεn nur bei Durchstromung eines vertikalen Schachtes möglich ist, über den auch ü armetragermediumm ausgetauscht werden kann. 493. Sensitπ er \Λ~ armeenergiesoeicher nach einem oder mehreren der Ansoruche 1 bis 492. dadurch gekennzeichnet, daß einer der äußersten Isolationsschichten von einer Schuttungsschicht zur anderen durchströmt werden kann. 494 Sensitπ er W armeenergiesoeicher nach einem oder mehreren der Ansoruche 1 bis 493. dadurch gekennzeichnet, daß in den horizontal \ erlaufenden Schuttgutschichten vorallem im Bereich der Zylinderachse die Stromungswege verlängert werden durch zusatzliche kleinere undurchstrombare Barrieren 495
Verfahren zur Warmeenergiespeicherung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 494. dadurch gekennzeichnet, daß ein Schuttgutspeicher bei der Abkühlung von heiß einströmender und kühl ausströmender Luft auf weit über 100°C erhitzt wird und dem Schuttgutspeicher einige Wochen spater Wärmeenergie enmommen wird durch Luft, die mit ca. 50°C in den äußeren Speicherbereich einströmt und durch einen der Luftkannale bei 120°C - 150°C enmommen wird und anschließend abgekühlt wird durch einen Wärmetauscher, der Wasser von ca 40°C auf 100°C erhitzt, welches einem isolierten Wasserspeicher im unteren Bereich entnommen und im oberen Bereich zugeführt wird. 496
Energiespeicher, dadurch gekennzeichent, daß der Speichertank mit Biomull und/oder Fakalien gefüllt und zur Energiespeicherung durch Temperaturanderung W rmeenergie austauscht wird. 497 Verfahren zur Speicherung von Energie, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speichertank in den heißen Monaten mit Fakalien gefüllt wird und so weit erhitzt wird, daß keine Zersetzungsreaktionen oder die Biogaserzeugung in erheblichem Umfang ablaufen konnten und die Biogaserzeugung vorallem in den kälteren Monaten ablauft. 498.
Vorπchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß über zumindest ein sich im Betπebszustand relativ gleichmäßig drehendes Rad kraftschlussig eine bewegliches, Zugkraft übertragendes Element, wie eine Kette oder ein Zahnriemen lauft und die Rader so angeordnet sind, daß dieses Element zu einem weiteren, damit beweglich verbundenen, zumindest Zugkräfte übertragenden Element im Betriebszustand in den Zeitoeπoden des
Kreisprozesses einen rechten Winkel aufweist, m denen der damit verbundene Regenerator oder Verdranger im Arbeitsraum nicht bewegt werden soll und einen um so kleineren Winkel aufweist. ιe schneller die Bewegung erfolgen soll. 499
Vorrichtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der -'λnspruche 1 dadurch gekennzeichnet, daß zumindest zwei unbewegte Regeneratoren entlang \ on Parallelen mehrfach in weit *g__ehend konstantem Abstand gefaltet sind und zumindest ein penodisch parallel dazu bewegtes, scheibenförmiges λ'erdrangerelement bis in den Bereich seiner zu den Faltkanten parallelen Mittelachse beidseitig von einem Regenerator umschlossen wird und die andere Hälfte des Verdrangerelementes vom angrenzenden Regenerator entsprechend umschlossen wird. 500.
Vornchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der λnspruche 1 dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohrleitungssystem mit Unterdruck wie der Kessel bzw. Staubbeutel eines Staubsaugers über einen Erhitzer an das Einlaßventil einer erfindungsgemaßen Wärmekraftmaschine angekoppelt wird.
501.
Vornchtung zum Transfer von Entropie nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 dadurch gekennzeichnet, daß einer der unteren Regeneratoren wahlweise mit einem in Hubnchtung bewegbaren Hydraulik- oder Pneumatikkolben oder Membranbalg verbunden ist und durch Flüssigkeit bzw. Gas aus dem Raum um die vom entsprechenden Arbeitsraum entfernten Flussigkeitsoberflache der angekoppelten schwingenden Flussigkeitssaule über Steuerventile verbunden wird.
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