WO1983003639A1 - Method and device for the transformation of thermal energy into hydrostatic energy - Google Patents

Method and device for the transformation of thermal energy into hydrostatic energy Download PDF

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WO1983003639A1
WO1983003639A1 PCT/CH1983/000044 CH8300044W WO8303639A1 WO 1983003639 A1 WO1983003639 A1 WO 1983003639A1 CH 8300044 W CH8300044 W CH 8300044W WO 8303639 A1 WO8303639 A1 WO 8303639A1
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containers
energy
liquid
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PCT/CH1983/000044
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Inventor
Georg Hirmann
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Georg Hirmann
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for converting thermal energy into hydrostatic energy.
  • the invention aims to provide a way to convert thermal waste energy into hydrostatic energy and to store the latter without using external energy.
  • the method according to the invention which is characterized in that in a heat exchanger system, the secondary side of which is filled with a liquid or a gas, the primary side is pushed with a medium, for example alternately, colder or warmer acted upon in order to alternately increase and decrease the volume of the medium on the secondary side and to store the expansion energy as position energy.
  • thermohydraulic converter system for oscillating mode of operation, actuated by controlled external energy sources
  • thermohydraulic converter system for an oscillating mode of operation, but oscillating without a controlled external heat transfer medium
  • FIG. 4 shows an energy converter platform for a plant according to FIG. 3, for the earth's surface
  • FIG. 5 shows an energy converter platform for a system according to FIG. 3, with a heat accumulator
  • FIG. 6 shows a floating energy converter platform for a system according to FIG. 3,
  • FIG. 8 shows an energy converter platform for a system according to FIG. 3 for a roof and a facade with a ventilated cooling side.
  • the intermediate space 4 is filled with a liquid 6, the working medium, with a high coefficient of thermal expansion, which during Flooding through the inner tubes 3, through a liquid 5 with different temperature levels, changes their volume
  • Surface 1 can be the absorber surface of a solar collector, the facade of a house, the hot or cold side of a technical device for heating or cooling processes - like a cooker - the plank of a ship, the outer surface of an airplane, engine block, cooler part or exhaust part Motor vehicle, or the like. It is also possible to coaxially arrange the tubes 2 and 3 from the outside with a liquid or gaseous heat to surround or flood the wearer directly. A similar mode of operation is also possible if the medium 5 in the inner tube 3 is kept at a basic temperature and the surface 1 or the surrounding outer medium causes the temperature changes.
  • FIG. 2 shows a device constructed according to FIG. 1 in supplementary form.
  • a liquid of a different temperature (t 1 ⁇ t) controlled by thermal feedback via a sensor 26, a control line 27 and a valve 28, is supplied intermittently via a line 25.
  • the control process is as follows: A burst of cold liquid is fed through line 25 from a reservoir (not shown).
  • the contents of the container parts 20-23 are cooled, their volume is reduced and a vacuum is created in these parts or in the valve group 33 with respect to the container 37.
  • the check valve 34 is opened and cold liquid flows out of the container. 37 after.
  • the separating membrane 31 is pressed against the parts 20-23 again. Now there is a surge of hot liquid through the line 25. The liquid in the container parts 20-23 expands, the membrane 31 is pushed against the valve group 33 and the corresponding volume obtained is pressed as a liquid flow to a higher potential level.
  • the volumetric oscillation of a working medium 29, which takes place in the same rhythm, is transmitted indirectly via a medium converter 30 with a separating membrane 31 and a valve group 33 with suction valve 34 and pressure valve 35 to a second working medium, which causes a pulsating liquid movement in the form of a rectified one and additively generated liquid flow 36 from container 37 to consumer group 38.
  • a pressure intensifier 39 with a stepped piston 40 is shown in a separate representation in FIG. 2, whereby an adaptation of the working pressure to the respective consumer 38 is made possible.
  • An additional control valve 41 controlled by sensors 42 and 43 can be used to prevent unnecessary flooding of the line * 25 when the temperature difference ⁇ ⁇ (t.-t) is insufficient.
  • Fig. 3 shows an exemplary embodiment of a device for energy tapping from heat carriers, constant, different temperature.
  • the oscillator Part 50 consists of an oscillator tank 51, filled with a working fluid 52 with a high coefficient of thermal expansion.
  • a plunger 53 protrudes into this container 51, which is connected at its other end to a larger piston 54 in the cylinder chamber 55.
  • the two pistons 53 and 54 are loaded by a spring 56.
  • the cylinder chamber 55 is also connected via a suction pipe 57 to a suction valve 88, which enables the cylinder chamber 55 to be filled from the reservoir 58.
  • a check valve 59 further connects the cylinder space 55 to the working volume of the working liquid 52.
  • the device also consists of a number of further containers 60 and 61, for which the temperature is the same as that of the container 51.
  • the containers 62, 63 , 64 are connected to the reservoir 58, the content of which has a different temperature, so that there is a temperature difference.
  • Shut-off valves 65, 66, 67 with common actuation 68 which can be displaced between adjustable stops 80, 81 of the piston rod 82, can open or close the lines 69, 70, 71 simultaneously.
  • the lines 72 and 73 are each provided with a check valve 74, 75.
  • containers 62 and 63 are each connected to the reservoir 58 via a suction valve 77, 78, and the containers 60 and 61 are connected to a pressure collecting line 85 by check valves 83, 84.
  • the device generates a thermal / volumetric oscillation between the heat flow 86 and the cooling area 87 by pushing the working medium forward in batches, but alternatingly in series Individual containers 60-64 loaded with liquid of different temperatures t or t, the colder containers 62-64 (t ..) compensating for the reduction in volume by suction and the warmer (t) containers 61, 62 promoting their increase in volume in the pressure collecting line 85.
  • Valve 88 refilled from the reservoir 58.
  • the stop 80 set according to the temperature difference (t -t ..) causes the latter to shift the actuation 68 for the purpose of joint valve actuation and to open the valves 65, 66, 67 abruptly.
  • the piston 54 pushes cold working fluid via the valve 59. into the space 52.
  • the liquid volumes of the containers 62, 60, 63, 61, 64 are shifted.
  • the previously warmed up working fluid is conveyed from the oscillator container 51 into the cooler space of the container 62.
  • all containers 60-64 change their contents.
  • the containers 60, 61 are provided with fresh and cold filling after the displacement of the working liquid into the line 85. Cool the previously warm fillings of the containers 60 and 61 after moving them in containers 62, 63, 64. They compensate for their volume reduction by sucking in liquid from the cold reservoir 58. During the filling shift, the differential piston 53/54 reaches its innermost position, the valves 65, 66, 67 being closed again as a result of the stop 81. 3 is a schematic illustration. In practice, care must be taken to ensure that the flow through the individual containers is as optimal as possible. The constructive details of the system determine how many such containers 60-64 can be connected in series by an oscillator part 50 in this way. The translation of the pistons 53, 54 is determined by the thermal expansion coefficient of the selected working fluid and the minimum temperature difference of the oscillation.
  • FIGS 4, 5, 6, 7 and 8 show some designs of energy converters for different types of applications.
  • FIG. 4 shows a thermohydraulic energy converter platform 90 for oscillating operation according to a system according to FIG. 3, between the temperature of a surface 91 and the temperature of the covered ground 92. Ribs 93 serve for better heat transfer.
  • the surface 91 can also be designed in the manner of a solar collector and e.g. covered with earth or sand.
  • FIG. 5 shows an energy converter platform 100 with a heat-storing top layer 101 in order to enable oscillation that is independent of the day.
  • f 6 shows an energy converter platform 110 floating in the water. The difference between the surface temperature 111 and the water temperature 112 is used for the oscillation.
  • FIG. 7 shows an energy converter platform 120 with alternatingly arranged absorbing 121 and reflecting 122 surface elements. 3, containers for displacement and cooling are correspondingly connected in the sense of FIG. 3 (not shown).
  • This type of construction brings particular advantages in utilizing strong heat radiation, in particular in geographic areas with warm climatic conditions, but also in spacecraft for energy supply of control devices.
  • FIG. 8 shows energy converter platforms 130, 131 for roofs and facades, where ventilation 132 of the cold side is possible and expedient. This type can also be combined with the surface module type of FIG. 7.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • General Engineering & Computer Science (AREA)

Abstract

The valves (65 to 67) of a container (52) holding a cold working fluid (t1) are closed. The liquid (52) held in the oscillator container (51) is heated by the circulating medium (t0). It is subjected to an expansion and pushes the plunger (53) against a spring (56). The cylindrical chamber (55) is filled from the tank (58) through a valve (88). The stop causes a sudden opening of the valves (65 to 67). The piston (54) makes cold working liquid enter the chamber (52) through the valve (59). Simultaneously a displacement of the different liquid volumes of the containers (62, 60, 53, 61, 64) occurs. The containers (60 to 64) exchange their content. The hot liquids held in the containers (60, 61) are cooled after being transfered to the containers (62 to 64). The decrease of their volume is compensated by a liquid suction into the container (58). The differential piston (53, 54) reaches its most internal position. The valves (65 to 67) are closed by the stop (81). This plant allows to transform residual thermal energy into hydrostatic energy and to store the latter without using external energy.

Description

Verfahren und Einrichtung zur Umwandlung von thermischer Energie in hydrostatische Energie Method and device for converting thermal energy into hydrostatic energy
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Umwandlung von thermischer Energie in hydrostatische Energie.The present invention relates to a method and a device for converting thermal energy into hydrostatic energy.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer Möglichkeit, thermische Abfallenergie in hydrostatische Energie zu verwandeln und letztere zu speichern, ohne dabei Fremdenergie zu verwenden.The invention aims to provide a way to convert thermal waste energy into hydrostatic energy and to store the latter without using external energy.
1010
Diese Aufgabe löst das erfindungsge ässe Verfahren, das sich dadurch auszeichnet, dass man in einer Wärme¬ tauscheranlage, deren Sekundärseite mit einer Flüssig¬ keit oder einem Gas gefüllt ist, die Primärseite schub- 15 weise mit einem, z.B. abwechslungsweise, kälteren oder wärmeren Medium beaufschlagt, um das Volumen des Mediums auf der Sekundärseite abwechslungsweise zu vergrössern und zu verkleinern und die Ausdehnungs- energie als Lageenergie zu speichern. •20This object is achieved by the method according to the invention, which is characterized in that in a heat exchanger system, the secondary side of which is filled with a liquid or a gas, the primary side is pushed with a medium, for example alternately, colder or warmer acted upon in order to alternately increase and decrease the volume of the medium on the secondary side and to store the expansion energy as position energy. • 20
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird anschliessend beispielsweise anhand einer Zeichnung erläutert.The invention is subsequently explained, for example, using a drawing.
25 Es zeigen:25 It shows:
Fig. 1 eine Fläche mit thermohydraulischen Oszillator¬ elementen koaxialer Bauart im Schnitt,1 shows a surface with thermohydraulic oscillator elements of coaxial design in section,
- Fig. 2 . eine rein schematische Darstellung eines thermohydraulischen WandlerSystems für oszillie¬ rende Arbeitsweise, betätigt durch gesteuerte externe Energieträger,- Fig. 2. a purely schematic representation of a thermohydraulic converter system for oscillating mode of operation, actuated by controlled external energy sources,
Fig. 3 eine rein schematische Darstellung eines wei¬ teren thermohydraulischen Wandlersystems für oszillierende Arbeitsweise, jedoch ohne gesteu¬ erte externe Wärmeträger oszillierend,3 shows a purely schematic representation of a further thermohydraulic converter system for an oscillating mode of operation, but oscillating without a controlled external heat transfer medium,
Fig. 4 eine Energiewandlerplattform für eine Anlage nach Fig. 3, für die Erdoberfläche,4 shows an energy converter platform for a plant according to FIG. 3, for the earth's surface,
Fig. 5 eine Energiewandlerplattform für eine Anlage nach Fig. 3, mit einem WärmeSpeicher,5 shows an energy converter platform for a system according to FIG. 3, with a heat accumulator,
Fig. 6 eine schwimmende Energiewandlerplattform für eine Anlage nach Fig. 3,6 shows a floating energy converter platform for a system according to FIG. 3,
Fig. 7 eine Energiewandlerfläche mit wechselweise angeordneten Flächenelemente ,7 an energy converter surface with alternately arranged surface elements,
Fig. 8 eine Energiewandlerplattform für eine Anlage nach Fig. 3 für ein Dach und eine Fassade mit belüfteter Kühlseite.FIG. 8 shows an energy converter platform for a system according to FIG. 3 for a roof and a facade with a ventilated cooling side.
Beschreibung der Einzelfiguren" Description of the individual figures "
Fig. 1 zeigt eine wärmebeaufschlagte oder gekühlte Fläche 1 , damit verbundene Rohre 2, sowie darin ko- axial gelagerte Rohre 3. Der Zwischenraum 4 ist mit einer Flüssigkeit 6, dem Arbeitsmedium, mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizient gefüllt, welche beim Durchfluten der inneren Rohre 3, durch eine Flüssig¬ keit 5 abweichender Temperaturhöhe, ihr Volumen ändert,1 shows a heat-treated or cooled surface 1, pipes 2 connected to it, and pipes 3 mounted coaxially therein. The intermediate space 4 is filled with a liquid 6, the working medium, with a high coefficient of thermal expansion, which during Flooding through the inner tubes 3, through a liquid 5 with different temperature levels, changes their volume
Die schubweise Durchflutung mit der Flüssigkeit 5 als Zweitmedium ermöglicht eine volumetrische Oszilla¬ tion des Arbeitsmediums 6 beliebig zu wiederholen und dessen pulsierende Bewegung additiv direkt oder indirekt für mechanische Arbeit zu hydrostatischer oder umgewandelter Form zu verwenden. Es ist grund- sätzlich gleich, ob die Basistemperatur der Einrich¬ tung, womit hier Fläche 1 beaufschlagt wird, die un¬ tere oder obere Temperatur des thermischen Oszilla¬ tionsbereiches bildet. Massgebend ist die Grosse der Temperaturdifferenz. Insofern das Medium 6, während des oszillierenden Einflusses des Zweitmediums 5, Siedebedingungen (Sieden/Kondensieren) aufweist (t = const. ) (p = const.), kann die Einrichtung für direkten Wärmetransport verwendet werden. Die Anwen¬ dung von Materialien zweierlei Wärmeausdehnung ermög- licht eine Verkleinerung des Arbeitsraumes 4 in der Erwärmungsphase, wodurch der Flüssigkeitsausstoss zusätzlich vergrössert werden kann.The intermittent flooding with the liquid 5 as a second medium makes it possible to repeat a volumetric oscillation of the working medium 6 as desired and to use its pulsating movement directly or indirectly for mechanical work in hydrostatic or converted form. It is basically the same whether the base temperature of the device, with which surface 1 is applied here, forms the lower or upper temperature of the thermal oscillation range. The size of the temperature difference is decisive. Insofar as the medium 6 has boiling conditions (boiling / condensing) during the oscillating influence of the second medium 5 (t = const.) (P = const.), The device can be used for direct heat transport. The use of materials of two types of thermal expansion enables the work space 4 to be reduced in size in the heating phase, as a result of which the liquid output can be additionally increased.
Die Fläche 1 kann die Absorberfläche eines Sonnenkol- lektors, die Fassade eines Hauses, die warme oder kalte Seite einer technischen Einrichtung für Wärme¬ oder Kälteprozesse - wie auch Kochherd - die Planke eines Schiffes, die Aussenflache eines Flugzeuges, Motorblock, Kühlerteil oder Auspuffteil eines Motor- fahrzeuges, oder ähnliches sein. Es ist ebenfalls möglich, die koaxial angeordneten Rohre 2 und 3 von aussen mit einem flüssigen oder gasförmigen Wärme- träger direkt zu umgeben oder zu befluten. Eine ähnli¬ che Funktionsweise wird auch dann ermöglicht, wenn das Medium 5 im inneren Rohr 3 auf einer Basistempera- tur gehalten wird und die Fläche 1 oder das umgebende äussere Medium die Temperaturänderungen bewirkt.Surface 1 can be the absorber surface of a solar collector, the facade of a house, the hot or cold side of a technical device for heating or cooling processes - like a cooker - the plank of a ship, the outer surface of an airplane, engine block, cooler part or exhaust part Motor vehicle, or the like. It is also possible to coaxially arrange the tubes 2 and 3 from the outside with a liquid or gaseous heat to surround or flood the wearer directly. A similar mode of operation is also possible if the medium 5 in the inner tube 3 is kept at a basic temperature and the surface 1 or the surrounding outer medium causes the temperature changes.
Fig. 2 zeigt eine nach Fig. 1 aufgebaute Einrichtung in ergänzter Form. Die zum Verdrängersystem gehören¬ den druckfesten Behälterteile 20, 21, 22, 23 sind aussen grundsätzlich von einem Medium konstanter Tem¬ peratur umgeben (t = const) . Ueber eine Leitung 25 wird eine Flüssigkeit anderer Temperatur (t1 ≠ t ) , durch thermische Rückkoppelung über einen Fühler 26, eine Steuerleitung 27 und ein Ventil 28 gesteuert, stossweise zugeführt. Der Steuervorgang ist dabei der folgende: Aus einem Reservoir (nicht dargestellt) wird ein Stoss kalter Flüssigkeit durch die Leitung 25 zugespiesen. Die Inhalte der Behälterteile 20- 23 werden gekühlt, deren Volumen verkleinert sich und es entsteht in diesen Teilen bzw. in der Ventil¬ gruppe 33 ein Unterdruck bezüglich des Behälters 37. Dadurch wird das Rückschlagventil 34 geöffnet und es strömt kalte Flüssigkeit aus dem Behälter .37 nach. Die Trennmembrane 31 wird wieder gegen die Teile 20- 23 gedrückt. Nun erfolgt ein Stoss heisser Flüssig¬ keit durch die Leitung 25. Die Flüssigkeit in den Behälterteilen 20-23 dehnt sich aus, 'die Membrane 31 wird gegen die Ventilgruppe 33 geschoben und das entsprechende gewonnene Volumen als Flüssigkeitsstrom auf ein höheres potentielles Niveau gepresst. Anstelle eines heissen bzw. kalten Stosses kann als eines der Temperaturniveaux auch die Umgebungstempe¬ ratur der Teile 20-23 dienen (t=to=const.).FIG. 2 shows a device constructed according to FIG. 1 in supplementary form. The pressure-resistant container parts 20, 21, 22, 23 belonging to the displacement system are generally surrounded on the outside by a medium of constant temperature (t = const). A liquid of a different temperature (t 1 ≠ t), controlled by thermal feedback via a sensor 26, a control line 27 and a valve 28, is supplied intermittently via a line 25. The control process is as follows: A burst of cold liquid is fed through line 25 from a reservoir (not shown). The contents of the container parts 20-23 are cooled, their volume is reduced and a vacuum is created in these parts or in the valve group 33 with respect to the container 37. As a result, the check valve 34 is opened and cold liquid flows out of the container. 37 after. The separating membrane 31 is pressed against the parts 20-23 again. Now there is a surge of hot liquid through the line 25. The liquid in the container parts 20-23 expands, the membrane 31 is pushed against the valve group 33 and the corresponding volume obtained is pressed as a liquid flow to a higher potential level. Instead of a hot or cold shock, the ambient temperature of the parts 20-23 can also serve as one of the temperature levels (t = to = const.).
Die im selben Rhythmus erfolgende volumetrische Oszil¬ lation eines Arbeitsmediums 29 wird hier indirekt über einen Mediumwandler 30 mit einer Trennmembrane 31 und einer Ventilgruppe 33 mit Ansaugventil 34 und Druckventil 35 auf ein zweites Arbeitsmedium über- ' tragen, was eine pulsierende Flüssigkeitsbewegung in Form eines gleichgerichteten und additiv erzeug¬ ten Flüssigkeitsstroms 36 vom Behälter 37 zur Ver¬ brauchergruppe 38 bewirkt.The volumetric oscillation of a working medium 29, which takes place in the same rhythm, is transmitted indirectly via a medium converter 30 with a separating membrane 31 and a valve group 33 with suction valve 34 and pressure valve 35 to a second working medium, which causes a pulsating liquid movement in the form of a rectified one and additively generated liquid flow 36 from container 37 to consumer group 38.
Als eine Variante des Mediumswandlers wird in separa¬ ter Darstellung in Fig. 2 ein Druckübersetzer 39 mit einem Stufenkolben 40 gezeigt, wodurch eine Anpassung des Arbeitsdruckes an jeweilige Verbraucher 38 ermög¬ licht wird.As a variant of the medium converter, a pressure intensifier 39 with a stepped piston 40 is shown in a separate representation in FIG. 2, whereby an adaptation of the working pressure to the respective consumer 38 is made possible.
Der mögliche Ernergieumsatz solcher Anlagen ist nebst konstruktiven Einzelheiten und physikalischen Eigen- Schäften des Arbeitsmediums 29 von den vorhandenenThe possible energy conversion of such systems, in addition to design details and physical properties of the working medium 29, is different from the existing ones
Temperaturdifferenzen (t 1-to) bzw. (to-t„1) für die thermisch/volumentrische Oszillation abhängig. Um ein unnötiges Durchfluten der Leitung* 25, bei nicht ausreichender Temperaturdifferenz Δ<(t.-t ) zu unter binden, kann ein über Sensoren 42 und 43 gesteuertes, zusätzliches Steuerventil 41 verwendet werden.Temperature differences (t 1-to) or (to-t „1) depending on the thermal / volumetric oscillation. An additional control valve 41 controlled by sensors 42 and 43 can be used to prevent unnecessary flooding of the line * 25 when the temperature difference Δ <(t.-t) is insufficient.
Fig. 3 zeigt als Ausführungsbeispiel eine Einrichtung für Energieabgriff aus Wärmeträgern, gleichbleibender, voneinander abweichender Temperatur. Der Oszillator- teil 50 besteht aus einem Oszillatorbehälter 51 , gefüllt mit einer Arbeitsflüssigkeit 52 mit hohem Wärmeausdehnungskoeffizient. In diesen Behälter 51 steht ein Tauchkolben 53 vor, welcher an seinem an- dem Ende mit einem grösseren Kolben 54 im Zylinder¬ raum 55 verbunden ist. Die beiden Kolben 53 und 54 werden durch eine Feder 56 belastet. Der Zylinder¬ raum 55 ist ferner über ein Ansaugrohr 57 mit einem Ansaugventil 88 verbunden, wodurch ein Füllen des Zylinderraumes 55 aus dem Reservoir 58 ermöglicht wird. Ein Rückschlagventil 59 verbindet im weiteren den Zylinderraum 55 mit Arbeitsvolumen der Arbeits¬ flüssigkeit 52. Die Einrichtung besteht ferner aus einer Anzahl weiterer Behälter 60 und 61 , für welche die Temperatur gleich ist, wie diejenige des Behäl¬ ters 51. Die Behälter 62, 63, 64 sind dagegen mit dem Reservoir 58 verbunden, dessen Inhalt eine an¬ dere Temperatur aufweist, so dass sich eine Tempe¬ raturdifferenz ergibt. Absperrventile 65, 66, 67 mit gemeinsamer Betätigung 68, welche zwischen ein¬ stellbaren Anschlägen 80, 81 der Kolbenstange 82 verschiebbar ist, können die Leitungen 69, 70, 71 simultan öffnen oder schliessen. Die Leitungen 72 und 73 sind mit je einem Rückschlagventil 74, 75 versehen. Ferner sind Behälter 62 und 63 über je ein Ansaugventil 77, 78 mit dem Reservoir 58, und die Behälter 60 und 61 durch Rückschlagventile 83, 84 mit einer Drucksammelleitung 85 verbunden.Fig. 3 shows an exemplary embodiment of a device for energy tapping from heat carriers, constant, different temperature. The oscillator Part 50 consists of an oscillator tank 51, filled with a working fluid 52 with a high coefficient of thermal expansion. A plunger 53 protrudes into this container 51, which is connected at its other end to a larger piston 54 in the cylinder chamber 55. The two pistons 53 and 54 are loaded by a spring 56. The cylinder chamber 55 is also connected via a suction pipe 57 to a suction valve 88, which enables the cylinder chamber 55 to be filled from the reservoir 58. A check valve 59 further connects the cylinder space 55 to the working volume of the working liquid 52. The device also consists of a number of further containers 60 and 61, for which the temperature is the same as that of the container 51. The containers 62, 63 , 64, on the other hand, are connected to the reservoir 58, the content of which has a different temperature, so that there is a temperature difference. Shut-off valves 65, 66, 67 with common actuation 68, which can be displaced between adjustable stops 80, 81 of the piston rod 82, can open or close the lines 69, 70, 71 simultaneously. The lines 72 and 73 are each provided with a check valve 74, 75. Furthermore, containers 62 and 63 are each connected to the reservoir 58 via a suction valve 77, 78, and the containers 60 and 61 are connected to a pressure collecting line 85 by check valves 83, 84.
Die Einrichtung erzeugt eine thermisch/volumetrische Oszillation zwischen dem Wärmefluss 86 und dem Ab¬ kühlbereich 87 durch schubweises Weiterschieben des Arbeitsmediums in reihengeschaltete, aber abwe hselnd mit Flüssigkeit unterschiedlicher Temperaturen t bzw. t beladene Einzelbehälter 60 - 64, wobei die kälteren Behälter 62-64 (t..) die Volumenminderung durch Ansaugen kompensieren und die wärmeren (t ) Behälter 61, 62 ihre Volumenvergrösserung in die DruckSammelleitung 85 fördern.The device generates a thermal / volumetric oscillation between the heat flow 86 and the cooling area 87 by pushing the working medium forward in batches, but alternatingly in series Individual containers 60-64 loaded with liquid of different temperatures t or t, the colder containers 62-64 (t ..) compensating for the reduction in volume by suction and the warmer (t) containers 61, 62 promoting their increase in volume in the pressure collecting line 85.
Der Arbeitsablauf: Beim mit kaltem Arbeitsmedium (t ) gefüllten Behälterraum 52 ragt der Tauchkolben 53 am weitesten in den Raum 52..Die Ventile 65, 66, 67 sind geschlossen. Die Arbeitsflüssigkeit 52 im Oszil¬ latorbehälter 51 wird durch die Umgebung (t ) erwärmt. Sie dehnt sich dabei aus und bewegt den Tauchkolben 53 entgegen der Kraft der Feder 56. Dabei wird der Zylinderraum 55 vor dem grossen Kolben 54 über dasThe work flow: In the case of the container space 52 filled with cold working medium (t), the plunger 53 protrudes furthest into the space 52. The valves 65, 66, 67 are closed. The working liquid 52 in the oscillator tank 51 is heated by the environment (t). It expands and moves the plunger 53 against the force of the spring 56. The cylinder space 55 in front of the large piston 54 is moved over the
Ventil 88 aus dem Reservoir 58 nachgefüllt. Der gemäss der Temperaturdifferenz (t -t..) eingestellte Anschlag 80 veranlasst diesen zwecks gemeinsamer Ventilbetäti¬ gung die Betätigung 68 zu verschieben und die Ventile 65, 66, 67 schlagartig zu öffnen. Darauf schiebt, da der Raum 55 nun zum AbfHessen geöffnet ist, der Kolben 54 über das Ventil 59 kalte Arbeitsflüssigkeit . in den Raum 52. Gleichzeitig erfolgt eine Verschiebung der Flüssigkeitsvolumina der Behälter 62, 60, 63, 61, 64. Dabei wird m.a.W. die frühere warm gewordene Arbeitsflüssigkeit vom Oszillatorbehälter 51 in den kühleren Raum des Behälters 62 gefördert. Sinngemäss wechseln alle Behälter 60-64 ihre Inhalte. Auf diese Weise sind die Behälter 60, 61 nach beendeter Verdrän- gungsphase der Arbeitsflüssigkeit in die Leitung 85 mit frischer und kalter Füllung versehen. Die vorge¬ hend warmen Füllungen der Behälter 60 und 61 kühlen sich nach deren Verschieben in Behältern 62, 63, 64 ab. Dabei kompensieren sie ihre Volumen¬ verkleinerung durch Nachsaugen von Flüssigkeit aus dem kalten Reservoir 58. Während der Füllungsverschie- bung gelangt der Differentialkolben 53/54 in seine innerste Lage, wobei die Ventile 65, 66, 67 infolge des Anschlages 81 wieder geschlossen werden. Fig. 3 ist eine schematische Darstellung. In der Praxis ist auf eine möglichst verlustlose, optimale Durch- Strömung der einzelnen Behälter zu achten. Wieviele derartige Behälter 60 - 64 von einem Oszillatorteil 50 in dieser Art hintereinander schaltbar sind, be¬ stimmen die konstruktiven Einzelheiten des Systems. Die Uebersetzung der Kolben 53, 54 wird durch den Wärmeausdehnungskoeffizienten der gewählten Arbeits¬ flüssigkeit und die Mindest-Temperaturdifferenz der Oszillation bestimmt.Valve 88 refilled from the reservoir 58. The stop 80 set according to the temperature difference (t -t ..) causes the latter to shift the actuation 68 for the purpose of joint valve actuation and to open the valves 65, 66, 67 abruptly. Then, since the space 55 is now open for filling, the piston 54 pushes cold working fluid via the valve 59. into the space 52. At the same time, the liquid volumes of the containers 62, 60, 63, 61, 64 are shifted. Here, the previously warmed up working fluid is conveyed from the oscillator container 51 into the cooler space of the container 62. Analogously, all containers 60-64 change their contents. In this way, the containers 60, 61 are provided with fresh and cold filling after the displacement of the working liquid into the line 85. Cool the previously warm fillings of the containers 60 and 61 after moving them in containers 62, 63, 64. They compensate for their volume reduction by sucking in liquid from the cold reservoir 58. During the filling shift, the differential piston 53/54 reaches its innermost position, the valves 65, 66, 67 being closed again as a result of the stop 81. 3 is a schematic illustration. In practice, care must be taken to ensure that the flow through the individual containers is as optimal as possible. The constructive details of the system determine how many such containers 60-64 can be connected in series by an oscillator part 50 in this way. The translation of the pistons 53, 54 is determined by the thermal expansion coefficient of the selected working fluid and the minimum temperature difference of the oscillation.
Die Figuren 4, 5, 6, 7 und 8 zeigen einige Bauformen von Energiewandlern für verschiedene Anwendungsarten.Figures 4, 5, 6, 7 and 8 show some designs of energy converters for different types of applications.
Fig. 4 zeigt eine thermohydraulische Ξnergiewandler- plattform 90 für oszillierende Arbeitsweise gemäss einer Anlage nach Fig. 3, zwischen der Temperatur einer Oberfläche 91 und der Temperatur des überdeck¬ ten Erdreiches 92. Rippen 93 dienen der besseren Wär¬ meübertragung. Die Oberfläche 91 kann auch nach Art eines Sonnenkollektors ausgeführt und z.B. mit Erde oder Sand leicht überdeckt werden.FIG. 4 shows a thermohydraulic energy converter platform 90 for oscillating operation according to a system according to FIG. 3, between the temperature of a surface 91 and the temperature of the covered ground 92. Ribs 93 serve for better heat transfer. The surface 91 can also be designed in the manner of a solar collector and e.g. covered with earth or sand.
Fig. 5 zeigt eine Energiewandlerplattform 100 mit einer wärmespeichernden Oberschicht 101, um eine tages¬ unabhängige Oszillation zu ermöglichen.FIG. 5 shows an energy converter platform 100 with a heat-storing top layer 101 in order to enable oscillation that is independent of the day.
f Fig. 6 zeigt eine im Wasser schwimmende Energiewand¬ lerplattform 110. Für die Oszillation dient die Dif¬ ferenz zwischen der Oberflächentemperatur 111 und der Wassertemperatur 112.f 6 shows an energy converter platform 110 floating in the water. The difference between the surface temperature 111 and the water temperature 112 is used for the oscillation.
Fig. 7 zeigt eine Energiewandlerplattform 120 mit abwechselnd angeordneten absorbierenden 121 und re¬ flektierenden 122 Flächenelementen. Mit diesen Flä¬ chenelementen werden im Sinne der Fig. 3 sinngemäss Behälter für Verdrängung und Abkühlung verbunden, (nicht dargestellt) Diese Konstruktionsart bringt besondere Vorteile bei der Nutzbarmachung von starker Wärmestrahlung, insbesondere in geografischen Gebieten mit warmen Klimaverhältnissen, aber auch bei Raumfahr- zeugen zur Energiespeisung von Stelleinrichtungen.7 shows an energy converter platform 120 with alternatingly arranged absorbing 121 and reflecting 122 surface elements. 3, containers for displacement and cooling are correspondingly connected in the sense of FIG. 3 (not shown). This type of construction brings particular advantages in utilizing strong heat radiation, in particular in geographic areas with warm climatic conditions, but also in spacecraft for energy supply of control devices.
Fig. 8 zeigt Energiewandlerplattformen 130, 131 für Dächer und Fassaden, wo eine Durchlüftung 132 der Kaltseite möglich und zweckmässig ist. Diese Art kann auch mit der Flächenmodul-Bauart von Fig. 7 kombiniert werden. 8 shows energy converter platforms 130, 131 for roofs and facades, where ventilation 132 of the cold side is possible and expedient. This type can also be combined with the surface module type of FIG. 7.

Claims

- 1 0 -- 1 0 -
Patentansprüche:Claims:
Verfahren zur Umwandlung von thermischer Energie in hydrostatische Energie, dadurch gekennzeichnet, dass man in einer Wärmetauscheranlage, deren Sekundär¬ seite mit einer Flüssigkeit oder einem Gas gefüllt ist, die Primärseite (25) schubweise mit einem, z.B. abwechslungsweise, kälteren oder wärmeren Medium beaufschlagt, um das Volumen des Mediums auf der Sekundärseite (20 - 23) abwechslungsweise zu vergrössern und zu verkleinern und die Ausdeh¬ nungsenergie als Lageenergie zu speichern. . .. (Fig. 2)Process for converting thermal energy into hydrostatic energy, characterized in that in a heat exchanger system, the secondary side of which is filled with a liquid or a gas, the primary side (25) is added in batches with, e.g. alternately, colder or warmer medium is applied in order to alternately increase and decrease the volume of the medium on the secondary side (20-23) and to store the expansion energy as position energy. . .. (Fig. 2)
Verfahren zur Umwandlung von thermischer Energie in hydrostatische Energie, dadurch gekennzeichnet, dass man in einem Wärmetauscher, welcher eine erste Zone ungefähr konstanter, niedrigerer (t ) und eine von dieser getrennte zweite Zone ungefähr konstanter, höherer Temperatur (t ) aufweist, sowie eine dritte Zone (52, 60 - 64), welche abwechslungsweise mit ungefähr gleichen Voluma von der ersten Zone in die zweite Zone läuft, das Medium in der dritten Zone jeweils schubwei¬ se derart verschiebt, dass die Inhalte der drit¬ ten in der ersten Zone gelegenen Inhalte (62- 64) in die zweite Zone (60, 61) gelangen und umgekehrt, wobei die in der ersten, kälteren Zone, befindlichen Teile (62 - 64) der dritten Zone jeweils über ein Rückschlagventil (77, 78) mit einer Nachspeisequelle (58) verbunden sind. (Fig. 3)Process for converting thermal energy into hydrostatic energy, characterized in that in a heat exchanger which has a first zone approximately constant, lower (t) and a second zone separated therefrom approximately constant, higher temperature (t), and a third Zone (52, 60-64), which runs alternately with approximately the same volume from the first zone to the second zone, shifts the medium in the third zone so that the contents of the third zone are located in the first zone Contents (62-64) reach the second zone (60, 61) and vice versa, the parts (62-64) of the third zone located in the first, colder zone each having a check valve (77, 78) with a make-up source (58) are connected. (Fig. 3)
Figure imgf000012_0001
3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch eine Wärmetauscheranlage und eine Steuereinrich- tung (26 - 28) , um die Primärseite (25) der An¬ lage schubweise abwechselnd mit einem kälteren und wärmeren Medium zu beschicken, sowie gekennzeichnet durch
Figure imgf000012_0001
3. Device for carrying out the method according to claim 1, characterized by a heat exchanger system and a control device (26-28) to feed the primary side (25) of the system alternately in batches with a colder and warmer medium, and characterized by
Steuerorgane (34, 35) , um die durch die Erwär- ung der Flüssigkeit auf der Sekundärseite (20-23) entstehende zusätzliche Energie des Flüssigkeitsvolumens zu speichern (36, 38). (Fig. 2)Control units (34, 35) to store the additional energy of the liquid volume resulting from the heating of the liquid on the secondary side (20-23) (36, 38). (Fig. 2)
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Anzahl hintereinander angeordneter Behält¬ nisse (60-64) ungefähr gleichen Inhaltes, die abwechslungsweise in zwei voneinander gasdicht getrennten Räumen liegen (60, 61 bzw. 62-64), sowie Verschlüsse (65-67) , um die Behältnisse (60-64) gesteuert (80-82) unter sich zu verbin¬ den oder zu trennen, sowie gekennzeichnet durch eine Schubvorrichtung (50) , um jeweils den Ge¬ samtinhalt der Behältnisse um ungefähr einen Behältnisinhalt zu verschieben. (Fig. 3)4. Device for carrying out the method according to claim 2, characterized by a number of successively arranged containers (60-64) of approximately the same content, which alternately lie in two gas-tightly separated rooms (60, 61 and 62-64), and Closures (65-67) in order to connect or separate the containers (60-64) in a controlled manner (80-82), and characterized by a pushing device (50) in order to approximate the total content of the containers to move the contents of a container. (Fig. 3)
5. Einrichtung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch koaxiale Rohre zur Trennung einzelner Volumenbe¬ reiche. (Fig. 1 und 2) Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsmedium für die thermohydraulische Verdrängungsarbeit, zwischen zwei koaxial angeord¬ neten Rohren gehalten ist, wovon das äussere Rohr mit einem Temperaturbereich, grundsätzlich konstanter Temperaturhöhe, thermisch verbunden ist und das innere Rohr mit einem Medium wechseln¬ der: Temperaturhöhe durchgeflutet wird. (Fig. 1 und 2)5. Device according to claim 3, characterized by coaxial tubes for separating individual areas of volume. (Figs. 1 and 2) Device according to claim 5, characterized in that the working medium for the thermohydraulic displacement work is held between two coaxially arranged pipes, of which the outer pipe is thermally connected to a temperature range, basically constant temperature level, and the inner pipe is changed with a medium the: temperature level is flooded. (Figs. 1 and 2)
Einrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch koaxial angeordnete Rohre aus Materialien mit abweichendem Wärmeausdehnungskoeffizient, um das Volumen zu verändern. (Fig. 1 + 2)Device according to claim 5, characterized by coaxially arranged pipes made of materials with a different coefficient of thermal expansion in order to change the volume. (Fig. 1 + 2)
Einrichtung nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch einen ther ohydraulisch selbstgesteuerten Oszil- latorteil (50) zur rhythmischen Förderung einerDevice according to claim 1, characterized by a thermally self-controlled oscillator part (50) for the rhythmic conveyance of a
Arbeitsflüssigkeit. (Fig. 3)Working fluid. (Fig. 3)
Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch simultan steuerbare (80, 81) Steuerorgane (65,Device according to claim 4, characterized by simultaneously controllable (80, 81) control members (65,
66, 67) zwischen den Behältern (60 - 64). (Fig. 3)66, 67) between the containers (60 - 64). (Fig. 3)
10. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillatorteil einen z.B. federbelasteten (56) Stufenkolben (53, 54) umfasst, wobei der Zylinderraum (55) des einen Kolbens (54) über ein vorzugsweise als Rückschlagventil (88) aus¬ gebildetes Steuerorgan mit dem einen Bereich (58) unterbrechbar verbunden ist.10. The device according to claim 8, characterized in that the oscillator part comprises, for example, a spring-loaded (56) step piston (53, 54), wherein the The cylinder space (55) of the one piston (54) is connected to the one area (58) in an interruptible manner via a control element which is preferably designed as a check valve (88).
11. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zylinderräume (52, 55) über ein Rück¬ schlagventil (59) miteinander verbunden sind, wobei der eine Zylinderraum (52) den Behältern (60 - 64) vorgeschaltet ist.11. The device according to claim 8, characterized in that the two cylinder spaces (52, 55) are connected to one another via a check valve (59), the one cylinder space (52) being connected upstream of the containers (60-64).
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE490931C (en) * 1930-02-05 Spitzer & Magriso Power plant to use the heat of the sun's rays
US3604821A (en) * 1969-08-13 1971-09-14 Mc Donnell Douglas Corp Stirling cycle amplifying machine
FR2345601A1 (en) * 1976-01-30 1977-10-21 Le Duault Maurice Engine driven by temp. variations - has high thermal coefft. liquid acting on diaphragm in fluid chamber to drive piston
GB2027814A (en) * 1978-08-14 1980-02-27 Theckston A Method amd apparatus for abtaining work form heat engery utilising the expansion of metal
AT362206B (en) * 1978-11-30 1981-04-27 Schuh Robert DEVICE FOR EXPLOITING A TEMPERATURE REQUIRED BETWEEN TWO MEDIA LOCAL
US4283915A (en) * 1976-04-14 1981-08-18 David P. McConnell Hydraulic fluid generator
DE3232497A1 (en) * 1982-09-01 1983-02-03 Richard 8000 München Moritz Device for obtaining mechanical energy from heat energy

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE490931C (en) * 1930-02-05 Spitzer & Magriso Power plant to use the heat of the sun's rays
US3604821A (en) * 1969-08-13 1971-09-14 Mc Donnell Douglas Corp Stirling cycle amplifying machine
FR2345601A1 (en) * 1976-01-30 1977-10-21 Le Duault Maurice Engine driven by temp. variations - has high thermal coefft. liquid acting on diaphragm in fluid chamber to drive piston
US4283915A (en) * 1976-04-14 1981-08-18 David P. McConnell Hydraulic fluid generator
GB2027814A (en) * 1978-08-14 1980-02-27 Theckston A Method amd apparatus for abtaining work form heat engery utilising the expansion of metal
AT362206B (en) * 1978-11-30 1981-04-27 Schuh Robert DEVICE FOR EXPLOITING A TEMPERATURE REQUIRED BETWEEN TWO MEDIA LOCAL
DE3232497A1 (en) * 1982-09-01 1983-02-03 Richard 8000 München Moritz Device for obtaining mechanical energy from heat energy

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