WO2008145118A2 - Anlage zur erzeugung von doppelkolbenverschiebungen für energieerzeugungssysteme - Google Patents

Anlage zur erzeugung von doppelkolbenverschiebungen für energieerzeugungssysteme Download PDF

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WO2008145118A2
WO2008145118A2 PCT/DE2008/000927 DE2008000927W WO2008145118A2 WO 2008145118 A2 WO2008145118 A2 WO 2008145118A2 DE 2008000927 W DE2008000927 W DE 2008000927W WO 2008145118 A2 WO2008145118 A2 WO 2008145118A2
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Eberhard Weber
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Eberhard Weber
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    • 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
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/044—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines having at least two working members, e.g. pistons, delivering power output
    • 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
    • F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/045—Controlling
    • F02G1/05—Controlling by varying the rate of flow or quantity of the working gas
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    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2254/00—Heat inputs
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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
    • F02G2280/00—Output delivery
    • F02G2280/10—Linear generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B30/00—Heat pumps
    • F25B30/02—Heat pumps of the compression type

Definitions

  • the invention relates to a plant for the production of Doppelkolbenverschie- exercises for power generation systems.
  • the photovoltaic systems have the advantages that they generate electricity free of pollutants and represent an unlimited source of energy, the maintenance is very low.
  • the wind turbines have the advantages that they are independent of solar radiation, have low maintenance and are thus ideally suited as additional energy.
  • the energy converter includes a reciprocating and a compressor having piston machine, wherein the compressor volume and the expansion volume via a first conduit having disposed therein first heat exchanger are connected, which couples a working gas in the line with a heat transfer medium, wherein the compressor volume and the expansion volume are connected via a second line with a second heat exchanger disposed therein, which couples a working gas in the line with a coolant, wherein in the first and second line controllable valves are arranged.
  • the piston engine has a position sensor for detecting the piston position.
  • temperature sensors and pressure sensors for detecting the temperature and the pressure of the working gas are provided in the first and second pipes before and after the first and second heat exchangers.
  • the electrical signals of the position sensor and the temperature sensors are supplied to an electronic computer The computer determines in dependence on the signals of the position sensor and the temperature sensors, the parameters of the optimal working process of the energy converter according to a predetermined program and controls the valves in terms of an optimal working process.
  • a heat engine or heat pump with respect to hot air machines is described in the document DE 21 48 842 A1, at least one pair of cylinders is provided which consists of a master cylinder and an auxiliary cylinder, each of which is associated with a piston and connected by lines together are that the gas circulates in a system having a gas heater and a gas cooler.
  • the master cylinder of each cylinder pair has a larger displacement than its associated auxiliary cylinder.
  • an upper auxiliary cylinder chamber of the auxiliary cylinder communicates via the gas heater with an upper master cylinder chamber of the master cylinder and at the same time a lower master cylinder chamber of the master cylinder via the gas cooler with a lower auxiliary cylinder chamber of the auxiliary cylinder.
  • a heat exchange phase of the master cylinder is immediately after the working phase, the upper chamber in the master cylinder via a first side of a heat exchanger with the lower chamber in the master cylinder and at the same time the lower chamber in the master cylinder via a second side of the heat exchanger with the upper auxiliary cylinder chamber in the auxiliary cylinder in combination.
  • One problem is that the efficiency of the heat engine is relatively low, which is in the ratio of the heat exchanger to the gas that is heated and cooled, because the necessary heating and cooling in the heat exchangers by means of supplied energy with a gas heater and a gas cooler can be realized, wherein the absorbed heat is compensated by means of water cooling, resulting in an energy efficiency-reduced heat engine. Overall, a large heat loss occurs due to the intended compensation of the heat.
  • a twin-loop heat-driven two-circuit heat pump system is described in US Pat. No. 3,988,901, which includes an expansion / compression unit having a chamber and a linearly movable piston group slidably guided in the chamber with a linear movement is divided into a first cylinder chamber and a second cylinder chamber, in which each move the associated freely movable and interconnected pistons, a working medium provided with a Rankine cycle loop, which is operatively coupled to the expansion / compression unit, one with a gas-compression heat pump loop provided with a working fluid, operatively coupled to the expansion / compression unit driven by the working fluid; and a control unit for selectively inputting the working fluid into the first cylinder chamber at a first pressure and selectively inputting the working fluid working Beitsmediums in the second cylinder chamber with a second pressure to move the piston group, and for selectively setting the time interval of the input of the working medium in the first cylinder chamber such that by means of the working medium all the kinetic energy in the piston group on
  • One problem is that two independent energy sources and two pump systems are required, wherein the required cooling of the working medium of the respectively opposite cylinder chamber for the pressure differentiation of the cylinder chambers necessitates an additional energy source.
  • the invention has for its object to provide a system for generating double piston displacements for power generation systems, which is designed so suitable that by the use of renewable energy with high efficiency Doppelkolbenverschiebitch be achieved that can be used for environmentally friendly energy production.
  • the object is solved by the features of patent claim 1.
  • the plant for generating double piston displacements for power generation systems comprises
  • Two heat pumps which are associated with the two containers and in their pump circuit each having a means for removing heat and a means for supplying heat, which are associated with the containers, wherein in the first container, a first means for supplying heat to the first heat pump and a second means for Heat extraction of the second heat pump and in the second container, a first means for removing heat from the first heat pump and a second means for supplying heat to the second heat pump are present,
  • a power supply unit of regenerative energy which is connected to an inverter intended for plant power supply, which is connected to the heaters and to the heat pumps via switch contacts a1, b1, c1, d1 and drives them, and
  • a control unit which communicates with the switch contacts a1, b1; d, d1 and the valves and with pressure sensors and temperature sensors in / on the containers and the sensor cabinet system in signaling and power supply connection.
  • the power generation system may include at least one high pressure air pump and a high pressure air accumulator connected via a high pressure line and a downstream power generator the high-pressure air pump is provided for generating high-pressure air, which is supplied from the high-pressure air storage from the power generator for generating electricity.
  • the energy generating system can also be formed into a linear-current generation generator by forming the displaceable element mechanically fastened to the piston rod of the double-piston as at least one permanent magnet and at least one coil system surrounding the double-piston system and the element.
  • the heaters can be designed as induction heaters.
  • the means for heat extraction and the means for supplying heat may represent coils laid in the containers.
  • the sensor cabinet system can be designed as a light barrier system with light barriers.
  • liquid such as water, alcohol and other low boiling point liquids, and / or gas may be used.
  • the system according to the invention can consist essentially of two opposing separate cylinders whose linearly connected pistons - a double piston - by means of vapor pressure or gas pressure via respective associated open and closed inlet / outlet valves is translationally movable, with a double piston direction change and the piston travel of the double piston means the sensor barriers are fixed, the sensor barriers connected to the electronic control unit via an electrical valve control arrangement located therein, an opening or closing of the valves triggers.
  • the valves may be electrically controllable solenoid valves.
  • a temperature gradient is generated, wherein the two containers are each transformed by the associated heater together with an optionally active controlled controlled heat pump to a different temperature level.
  • the connected double piston system and the heat pumps can thus be given an energetic circuit.
  • the reduced thermal energy dissipated by the amount of the mechanical power delivered can be reusable alternately by means of the two heat pumps.
  • the liquid vapor or gas taken up leads to a filling of the first container, as a result of which a stop of the pistons in the cylinders arises or which leads to the change of the heat pump direction.
  • temperature sensors and / or pressure sensors may be attached, the temperature and / or pressure values are evaluated and trigger corresponding electronic control operations in the control unit. Only one of the heat pumps is switched on and can thus be operationally active.
  • the piston rod between the pistons may be mechanically connected to one or more high pressure air pumps, the pistons, by their common translational movement, providing the high air pressure required for a high pressure air accumulator communicating with at least one high pressure air pump.
  • the high-pressure air reservoir is provided with a pressure sensor, wherein at a outflow of high-pressure air, which is given by using one or more power generation systems, the high pressure in the high-pressure air storage is reduced, the pressure sensor signals switching on the system to the high-pressure air storage refill with compressed air and to reach the original high pressure.
  • one or more photovoltaic panels and / or wind power generators which are connected via their associated inverter with a rechargeable battery, may be provided.
  • relays and at least two registers can be connected and connected downstream of the integrated temperature sensors and pressure sensors Schmitt trigger, via transistors and gate elements - with a first relay A and a second relay B for controlling the heaters,
  • the inputs of the Schmitt triggers assigned to the temperature sensors can be equipped with a small capacity if the hysteresis of the Schmitt triggers for switching over the third relay is insufficient.
  • All alternating pressure-leading cylinders and accumulators can be equipped with pressure sensors which, in the event of an accident, switch off a seventh relay E via a contact e.
  • the plant according to the invention consists essentially of two opposing separate cylinders whose linearly connected pistons - a double piston - are moved translationally by means of vapor pressure or by means of gas pressure via respective associated open and closed inlet / outlet valves.
  • the double piston direction change and its piston travel are determined by means of light barriers or switches, the light barriers, connected to the electronic control unit, effecting an opening or closing of the corresponding valves via an electrical valve control arrangement.
  • the valves may be electrically controllable solenoid valves.
  • the two alternately electrically operated heat pumps which are connected to the two fluid-containing containers, a temperature generated cases.
  • the two containers are each transformed by a given efficient heating together with an optionally active controlled, switched heat pump to a different temperature level.
  • the reduced, approximately by the amount of the delivered mechanical power dissipated heat energy, which is lossy lost in a conventional manner, is reused by means of the two heat pumps alternately in the inventive system.
  • the vapor taken up leads to a filling of the first container, as a result of which a stop of the pistons in the cylinders arises or which leads to a change of the heat pump direction.
  • temperature sensors and / or pressure sensors temperature and / or pressure values are evaluated and triggered appropriate electronic control operations in the control unit If the temperature difference between the two containers too low, a change of operation of the heat pump is triggered, optionally switched on the heaters become.
  • a bidirectional heat pump can be used, which takes over the functions of the two heat pumps.
  • the piston rod between the pistons may be mechanically connected to one or more high pressure air pumps, the pistons, by their common translational movement, providing the high air pressure required for a high pressure air accumulator communicating with at least one high pressure air pump. Due to the compressibility of air, the air is a nearly ideal storage medium, which can be used in many ways and are routed to energy producers.
  • the energy carrier air pressure can operate a variety of machines, including power generators.
  • the pressure sensor signals switching on the system according to the invention to refill the high-pressure air reservoir with compressed air and the original high pressure to reach.
  • Figure 1 is a schematic representation of the system according to the invention for the production of double piston displacements for power generation systems with mechanical elements and their compounds and the associated regenerative power supply unit using water as liquid in the containers and
  • Fig. 2 is a schematic representation of a control unit of the system according to the invention for generating steam-assisted double piston displacements for power generation systems.
  • a plant 1 for the production of steam-assisted double piston displacements for compressed air powered power generation systems is shown, which comprises
  • piston rod 46 interconnected piston systems 61,62 each having a piston 29,35 in an associated cylinder 30,36, wherein a cylinder 30,36, each with a line 48,49 to the first water tank 6 and each with a different Line 50,51 is connected to the second water tank 7 and each have a piston system 61,62 on the two lines 48,49; 50,51 an inlet valve 33,39 and an outlet valve 34,40, a member 37 mechanically fixed to the piston rod 46, which communicates with an energy recovery system 47, 5 and is displaceable by the piston rod 46,
  • a sensor barrier system 52 comprising two sensor barriers 31, 38 to which the double-piston displaceable element 37 is assigned,
  • a power supply unit 2 of regenerative energy which is connected to an inverter 57 provided for the system power supply, which is connected to the heaters 16, 19 and to the heat pumps 25, 26 via switch contacts a1, b1, c1, d1 and drives them operates, and
  • control unit 58 which is connected to the switching contacts a1, b1, c1, d1 and the valves 33, 39, 34, 40 and to a pressure sensor 8 on the high-pressure air accumulator 5 and temperature sensors 9, 10 to the water tanks 6, 7 in signaling technology energy technical connection stands.
  • the power generation system may include at least one high pressure air pump 47 and a high pressure air accumulator 5 connected via a high pressure line 67 and a downstream power generator (not shown), the high pressure air pump 47 for generating high pressure air High-pressure air is provided, which is directed from the high pressure air accumulator 5 from the power generator is supplied to generate electricity.
  • the power generation system can also be formed into a linear current generator by forming the displaceable element 37, which is mechanically fastened to the piston rod 46, as a permanent magnet, and a coil system arranged in the double piston system and the element 37.
  • the two heaters 16,19 are designed as induction heaters.
  • the heat extraction means 54, 56 and the heat supply means 53, 55 may constitute pipe coils laid in the water tanks 6, 7.
  • the sensor cabinet system 52, 31, 38 is designed as a light barrier system with light barriers.
  • the plant 1 consists essentially of two opposite, separate cylinders 30,36, their linearly connected pistons 29,35 - a double piston - by means of vapor pressure via respectively associated open and closed inlet / outlet valves 33,39; 34,40 translational is movable, wherein a double piston direction change and the piston travel of the double piston 29,35 are defined by the photoelectric sensors 31,38, wherein the photoelectric sensors 31,38 connected to the electronic control unit 58 via an electrical valve control assembly 65 therein, an opening or closing the valves 33,34,39,40 triggers.
  • the valves 33,34,39,40 are electrically controllable solenoid valves.
  • the two alternately electrically operated heat pumps 25,26 which are connected to the two water 59,60 containing water tanks 6,7, a temperature gradient is generated, the two water tanks 6,7 each by the associated heater 16,17 together with a optionally active controlled switched heat pump 25 or 26 are transformed to a different temperature level.
  • the reduced heat energy dissipated by the amount of the mechanical power delivered can be reused alternately by means of the two heat pumps 25, 26.
  • first water tank (6) of the absorbed water vapor leads to a replenishment of the first water tank (6, as a result, a standstill of the pistons 29,35 produced in the cylinders 30,36 or leads to the change of the heat pump direction.
  • the temperature sensors 9,10 and / or optionally pressure sensors are mounted, the temperature and / or pressure values are evaluated and trigger corresponding electronic control operations in the control unit 58.
  • the piston rod 46 between the pistons 29,35 is mechanically connected to a high pressure air pump 47, wherein the piston 29,35 - the double piston - by their joint translational movement the required high air pressure for a high-pressure air accumulator 5, with at least one high pressure air pump 47 in Connection stands, deliver.
  • the high-pressure air accumulator 5 is provided with a pressure sensor 8, wherein at a outflow of Hochduckluft, which is given by using one or more power generation system, the high pressure in the high-pressure air accumulator 5 is reduced, the pressure sensor 8 is a switching on the system. 1 signaled to refill the high pressure air accumulator 5 with compressed air and to reach the original high pressure.
  • one or more photovoltaic panels 2 and / or wind power generators 3, which are connected via their associated inverter 57 with a rechargeable battery 4, may be provided.
  • control unit 58 a plurality of relays and at least two registers are connected and connected to the integrated temperature sensors 9, 10 and pressure sensors 8 Schmitt triggers 20, 18, 68 which are connected via transistors and via gate elements
  • the inputs of the temperature sensors 9,10 downstream Schmitt trigger 18 and 20 may be equipped with a small capacity when the hysteresis of the Schmitt trigger 18,20 to switch the third relay G 22 are not sufficient.
  • All changing pressure-leading cylinder 30,36 and memory 5 are preferably equipped with pressure sensors that turn off a seventh relay E 66 via a contact e in the event of an accident.
  • the power supply of the system 1 by means of a regenerative power supply unit, optionally comprising one or more photovoltaic panels 2 and / or wind power generators 3, which are commonly connected to a rechargeable battery 4, via the associated inverter 57, the electrical system power supply is switched.
  • the second water tank 7 with the water 60 has a lower water level than the first water tank 6 with the water 59, i. in the second water tank 7, the set voltage value or temperature value, measured at the second temperature sensor 10, of max. 90 degrees Celsius reached first.
  • the logic output level "Low” is produced at the output, which causes the second induction heater 19 to be switched off via the subsequent first transistor 17.
  • This output "Low” of the first Schmitt trigger 18 sets the first register 24 in preparation for switching on the first heat pump 25. With the shutdown of the second induction heater 19, the closure of the contact b2, wherein the set pulse of the first register 24 already applied. The outputs of the first register 24 are fixed by closing one of the contacts a2 or b2 in the control unit 58. The evaluation of the contents of the water containers 6, 7 is hereby concluded and is no longer relevant for further considerations a new start. If both outputs of the Schmitt triggers 18 and 20 are switched to "low", the first heat pump 25 is switched off.
  • the voltage value of the first temperature sensor 9 reaches the second response threshold of the second Schmitt trigger 20, whose output receives a "low", because the hysteresis of the Schmitt triggers 18 or 20 for switching over the third relay G 22 are insufficient, so its inputs are to be equipped with a small capacity.
  • the sixth relay F 28 becomes active and causes the start of the double piston displacement with the closure of the contact f.
  • both outputs of the Schmitt triggers 18, 20 are switched to "low” due to the rise in the temperature value of the sensor 10, ie if the second temperature threshold is exceeded on the first Schmitt trigger Trigger 18 via a piston stop, a change of heat pumps and a second start begins.
  • the thus active first heat pump 25 ensures the required temperature difference to maintain a translational movement of each other connected to a double piston piston 29,35.
  • the unavoidable escape of steam from the cylinders 30, 35 leads to the filling of the low-temperature second water tank 7, which due to the given compression inside the second water tank 7 receives a temperature increase.
  • This temperature increase causes via the first Schmitt trigger 18 and the downstream NOR gate 43, a reset of the first register 24, wherein the second heat pump 26 is turned on by means of the fifth relay D 15 via a switching contact d1 and thus activated.
  • the double piston displacement is switched on again when, when the voltage values of the temperature sensors 9, 10 are reached at the predetermined temperature difference via the differential amplifier 27 and via the sixth relay F 28 including the contact f, the valve control arrangement 65 is switched on. Due to the current position of the first piston 29 on the associated first cylinder 30, the second register 32 is set via the light barrier signal of the first light barrier 31 so that the magnetic valves 33 and 34 are opened. The applied vapor pressure displaces the first piston 29 and the second piston 35 mechanically connected thereto, which presses the steam from the first cylinder 30 via the opened second outlet solenoid valve 34 into the second water tank 7, which is at low temperature.
  • the active operation of the first heat pump 25 via the associated first device 54 for removing heat removes heat energy from the second water tank 7 located at a low temperature.
  • the increase of the voltage value of the second temperature sensor 10 causes via the first Schmitt trigger 18, a reset of the first register 24, in which case the second heat pump 26 is active.
  • all changing pressure-leading cylinder and memory 30,36,5 may be equipped with pressure sensors (not all drawn), which turn off the seventh relay E 66 via the contact e in the event of an accident.
  • This liquid-water operated unit 1 can also be operated with alcohol or another low-boiling point liquid 59,60.
  • the inventive plant 1 for generating double piston displacements for power generation systems has the following additional advantages:
  • the main advantage of the system according to the invention is the use of sun u. Wind energy and other regenerative energy while avoiding the formation of any pollutants, in particular ozone killers. LIST OF REFERENCE NUMBERS

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anlage (1) zur Erzeugung von Doppelkolbenverschiebungen für Energieerzeugungssysteme, umfassend: zwei dicht verschlossene Behälter (6, 7) mit darin befindlichem Fluid (59, 60), zwei den Behältern (6, 7) zugeordnete Heizungen (16, 19), zwei über eine Kolbenstange (46) miteinander verbundene Kolbensysteme mit einem Doppelkolben, wobei jeweils ein Zylinder (30, 36) mit jeweils einer Leitung (48, 49) mit dem ersten Behälter (6) und mit jeweils einer anderen Leitung (50, 51) mit dem zweiten Behälter (7) über Ventile (33, 39, 34, 40) verbunden ist, ein an der Kolbenstange (46) mechanisch befestigtes Element (37), das mit einem Energieerzeugungssystem (47, 5) in Verbindung steht, ein Sensorschrankensystem (52) mit zwei Sensorschranken (31, 38), denen das doppelkolbenverschiebbare mechanische Element (37) zugeordnet ist, zwei Wärmepumpen (25, 26), die den beiden Behältern (6, 7) zugeordnet sind und in ihrem Pumpenkreislauf jeweils eine Einrichtung (54, 56) zur Wärmeentnahme und eine Einrichtung (53, 55) zur Wärmezufuhr innerhalb der Behälter (6, 7) aufweisen, eine Energieversorgungseinheit (2) aus regenerativer Energie, die mit einem zur Anlagenenergieversorgung vorgesehenen Wechselrichter (57) in Verbindung steht, und eine Steuereinheit (58), die mit den Schaltkontakten (a1, b1; c1, d1) und den Ventilen (33, 39; 34, 40) sowie mit Drucksensoren und Temperatursensoren (9, 10) sowie dem Sensorschrankensystem (52) in signaltechnischer und energieversorgungstechnischer Verbindung steht.

Description

Anlage zur Erzeugung von Doppelkolbenverschiebungen für Energieerzeu- gungssysteme
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Anlage zur Erzeugung von Doppelkolbenverschie- bungen für Energieerzeugungssysteme.
Die derzeit bekannten Energieträger, z.B. Öl, Gas und Wasserstoff beinhalten zurzeit gravierende Nachteile. Selbst die zukunftsträchtige Brennstoffzelle be- nötigt kostenaufwendigen Wasserstoff, deren angeschlossene Verbraucher für einen permanenten Nachschub sorgen müssen.
Herkömmliche Stromerzeugungsanlagen sind neben Fotovoltaik-Anlagen auch Windanlagen sowie BHKW-Block-Heiz-Kraft-Wärme-Kopplungen.
Die Fotovoltaik-Anlagen haben die Vorteile, dass sie schadstofffrei Strom erzeugen und eine unbegrenzte Energiequelle darstellen, deren Wartungsaufwand sehr gering ist.
Sie besitzen aber auch die Nachteile, dass sie einen hohen Material- und Kos- tenaufwand aufweisen, wobei zurzeit auch keine effiziente Energiespeiche- rung möglich ist Das Energieangebot ist nur unter Nutzung der Stromeinspeisung ins öffentliche Netz verwertbar, wobei es Verteilungsprobleme gibt.
Die Windanlagen haben die Vorteile, dass sie unabhängig von Sonnenein- Strahlung sind, einen geringen Wartungsaufwand aufweisen und somit als Zusatzenergie bestens geeignet sind.
Sie besitzen demgegenüber die Nachteile, dass keine permanente Stromversorgung möglich ist, wobei die Windanlagen ortsabhängig sind und auch ein bestimmter Wartungsaufwand notwendig ist.
Des Weiteren haben herkömmliche BHKW-Block-Heiz-Kraft-Wärme-Kopplun- gen die Vorteile, dass bei ihnen die Abwärme eines Verbrennungsmotors zur Heizung verwendet werden kann, wobei der Motor über einen Koppelungsmechanismus den zugehörigen Stromgenerator betreibt. Dabei ist auch eine Stromeinspeisung in das öffentliche Stromnetz gegeben. Ein Problem besteht aber darin, dass im Sommerbetrieb die Abwärme des Verbrennungsmotors eine effiziente Stromeinspreisung verhindert. Ein Einsatz von Verbrennungsprodukten, verbunden mit einem Ausstoß von Schadstoffen, ist möglich. Auch ist keine Speicherung von Energie möglich. In bekannter Weise kann eine direkte Zuführung von Druckluft auf einen frei beweglichen Magnetkolben innerhalb eines Linearstromerzeugungsgenerators mittels Dampfdruck erfolgen. Die dabei entstehende Abwärme, die als Verlust bezeichnet werden kann, ist besonders bei relativ hohen Umgebungstemperaturen von Nachteil.
Auch herkömmliche Wärmepumpen sind als Energiequellen einsetzbar, die als Vorteil einen hohen Wirkungsgrad aufweisen, wobei sich die elektrische Ener- gie zur thermischen Energie im Verhältnis 1 :4 verhält.
Probleme bestehen darin, dass zur Erreichung einer hohen Wirksamkeit ein gehobenes Temperaturniveau gegeben sein muss, wobei der Anschluss an das öffentliche Stromnetz, bedingt durch hohe unkalkulierbare Strompreise, oftmals bedenklich ist.
Ein Energieumformer zur wahlweisen Umformung von Wärmeenergie in mechanische Energie und umgekehrt ist in der Druckschrift DE 43 07 526 C2 beschrieben, wobei der Energieumformer eine einen Entspanner und einen Verdichter aufweisenden Kolbenmaschine enthält, wobei das Verdichtervolumen und das Entspannervolumen über eine erste Leitung mit einem darin angeordneten ersten Wärmetauscher verbunden sind, welcher ein in der Leitung befindliches Arbeitsgas mit einem Wärmeträger koppelt, wobei das Verdichtervolumen und das Entspannervolumen über eine zweite Leitung mit einem darin angeordneten zweiten Wärmetauscher verbunden sind, welcher ein in der Leitung befindliches Arbeitsgas mit einem Kühlmittel koppelt, wobei in der ersten und zweiten Leitung steuerbare Ventile angeordnet sind. - A -
Die Kolbenmaschine weist einen Positionsgeber zur Erfassung der Kolbenstellung auf. In der ersten und zweiten Leitung vor und nach dem ersten und zweiten Wärmetauscher sind Temperatursensoren und Drucksensoren zur Erfassung der Temperatur und des Drucks des Arbeitsgases vorgesehen sind. Die elektrischen Signale des Positionsgebers und der Temperatursensoren sind einem elektronischen Rechners zugeführt Der Rechner ermittelt in Abhängigkeit von den Signalen des Positionsgebers und der Temperatursensoren die Parameter des optimalen Arbeitsprozesses des Energieumformers nach einem vorgegebenen Programm und steuert die Ventile im Sinne eines optimalen Arbeitsprozesses an.
Ein Problem besteht darin, dass das im Zylinderraum befindliche Prozessgas im jeweils nachfolgenden Arbeitsgang wieder abgekühlt werden muss. Der Energieumformer unterliegt damit einem relativ hohen energetischen Aufwand durch die erforderliche Heizung und der notwendigen Kühlung bei dem Betrieb der zwei Pumpen.
Eine Wärmekraftmaschine oder Wärmekraftpumpe in Bezug auf Heißluftmaschinen ist in der Druckschrift DE 21 48 842 A1 beschrieben, wobei wenigs- tens ein Zylinderpaar vorgesehen ist, das aus einem Hauptzylinder und einem Hilfszylinder besteht, denen jeweils ein Kolben zugeordnet ist und die durch Leitungen derart miteinander verbunden sind, dass das Gas in einem einen Gaserhitzer und einen Gaskühler aufweisenden System zirkuliert. Der Hauptzylinder jedes Zylinderpaares hat ein größeres Hubvolumen als ihm zugeordnete Hilfszylinder. Während einer Arbeitsphase steht eine obere Hilfs- zylinderkammer des Hilfszylinders über den Gaserhitzer mit einer oberen Hauptzylinderkammer des Hauptzylinders und gleichzeitig eine untere Hauptzylinderkammer des Hauptzylinders über den Gaskühler mit einer unteren Hilfszylinderkammer des Hilfszylinders in Verbindung. Während einer Wärme- austauschphase des Hauptzylinders steht unmittelbar nach der Arbeitsphase die obere Kammer im Hauptzylinder über eine erste Seite eines Wärmeaustauschers mit der unteren Kammer im Hauptzylinder und gleichzeitig die untere Kammer im Hauptzylinder über eine zweite Seite des Wärmeaustauschers mit der oberen Hilfszylinderkammer im Hilfszylinder in Verbindung.
Ein Problem besteht darin, dass der Wirkungsgrad der Wärmekraftmaschine relativ niedrig ist, was im Verhältnis des Wärmeaustauschers zum Gas, das erwärmt und gekühlt wird, liegt, weil die notwendige Erhitzung und Abküh- lung in den Wärmeaustauschern mittels zugeführter Energie mit einem Gaserhitzer und einem Gaskühler realisiert werden, wobei die absorbierte Wärme mittels einer Wasserkühlung kompensiert wird, was eine energetisch wirkungsgradverringerte Wärmekraftmaschine ergibt. Dabei tritt insgesamt ein großer Wärmeverlust durch die vorgesehene Kompensierung der Wärme ein.
Ein doppelschleifiges wärmegetriebenes Zweikreis-Wärmepumpensystem ist in der Druckschrift US 3 988 901 beschrieben, das umfasst eine Expansions-/Kompressionseinheit mit einer Kammer und einer darin linear beweglichen Kolbengruppe, die in der Kammer mit einer linearen Bewe- gung gleitend geführt ist, wobei die Kammer in eine erste Zylinderkammer und in eine zweite Zylinderkammer eingeteilt ist, in denen sich jeweils die zugeordneten frei beweglichen und miteinander verbundenen Kolben bewegen, eine mit einem Arbeitsmedium versehene Rankine-Kreis-Schleife, die mit der Expansions-/Kompressionseinheit operativ gekoppelt ist, eine mit einem Arbeitsmedium versehene Gas-Kompressions-Wärmepumpen- schleife, die mit der Expansions-/Kompressionseinheit operativ gekoppelt ist, die durch das Arbeitsmedium getrieben wird, und eine Steuereinheit zur selektiven Eingabe des Arbeitsmediums in die erste Zylinderkammer mit einem ersten Druck und zur selektiven Eingabe des Ar- beitsmediums in die zweite Zylinderkammer mit einem zweiten Druck, um die Kolbengruppe zu bewegen, und zur selektiven Einstellung des Zeitintervalls der Eingabe des Arbeitsmediums in die erste Zylinderkammer derart, dass mittels des Arbeitsmediums die ganze Bewegungsenergie in die Kolbengruppe auf das Arbeitsmedium in der zweiten Zylinderkammer zur Kompression übertragen wird.
Ein Problem besteht darin, dass zwei unabhängige Energiequellen und zwei Pumpensysteme erforderlich sind, wobei die inhaltliche erforderliche Abküh- lung des Arbeitsmediums der jeweils gegenüberliegenden Zylinderkammer zur Druckdifferenzierung der Zylinderkammern eine zusätzliche Energiequelle erforderlich macht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anlage zur Erzeugung von Doppelkolbenverschiebungen für Energieerzeugungssysteme anzugeben, die derart geeignet ausgebildet ist, dass durch den Einsatz von regenerativer E- nergie mit einem hohen Wirkungsgrad Doppelkolbenverschiebungen erreicht werden, die für eine umweltschonende Energieerzeugung verwendet werden können.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Die Anlage zur Erzeugung von Doppelkolbenverschiebungen für Energieerzeugungssysteme umfasst
- zwei dicht verschlossene Behälter mit darin befindlichem Fluid, - zwei den Behältern zugeordnete Heizungen,
- zwei über eine Kolbenstange miteinander verbundene Kolbensysteme mit jeweils einem Kolben - einem Doppelkolben - in einem zugehörigen Zylinder, wobei ein Zylinder mit jeweils einer Leitung mit dem ersten Behälter und mit jeweils einer anderen Leitung mit dem zweiten Behälter verbunden ist und jeweils ein Kolbensystem an den beiden Leitungen ein Einlassventil und ein Auslassventil hat,
- ein an der Kolbenstange mechanisch befestigtes Element, das mit einem Energieerzeugungssystem in Verbindung steht und von der Kolben- Stange verschiebbar ist,
- ein Sensorschrankensystem mit zwei Sensorschranken, denen das dop- pelkolbenverschiebbare mechanische Element zugeordnet ist,
- zwei Wärmepumpen, die den beiden Behältern zugeordnet sind und in ihrem Pumpenkreislauf jeweils eine Einrichtung zur Wärmeentnahme und eine Einrichtung zur Wärmezufuhr aufweisen, die den Behältern zugeordnet sind, wobei in dem ersten Behälter eine erste Einrichtung zur Wärmezufuhr der ersten Wärmepumpe und eine zweite Einrichtung zur Wärmeentnahme der zweiten Wärmepumpe sowie in dem zweiten Behältereine erste Einrichtung zur Wärmeentnahme der ersten Wärmepumpe und eine zweite Einrichtung zur Wärmezufuhr der zweiten Wärmepumpe vorhanden sind,
- eine Energieversorgungseinheit aus regenerativer Energie, die mit einem zur Anlagenenergieversorgung vorgesehenen Wechselrichter in Verbindung steht, der an die Heizungen und an die Wärmepumpen über Schaltkontakte a1,b1;c1,d1 angeschlossen ist und diese ansteuernd betreibt, und
- eine Steuereinheit, die mit den Schaltkontakten a1,b1;d,d1 und den Ventilen sowie mit Drucksensoren und Temperatursensoren in/an den Behältern sowie dem Sensorschrankensystem in signaltechnischer und energieversorgungstechnischer Verbindung steht.
Das Energieerzeugungssystem kann mindestens eine Hochdruckluftpumpe und einen über eine Hochdruckleitung angeschlossenen Hochdruck- Luftspeicher sowie einen nachgeordneten Energieerzeuger aufweisen, wobei die Hochdruckluftpumpe zur Erzeugung von Hochdruckluft vorgesehen ist, die vom Hochdruck-Luftspeicher aus gerichtet dem Energieerzeuger zur Stromerzeugung zugeführt wird.
Das Energieerzeugungssystem kann andererseits auch durch die Ausbildung des verschiebbaren, an der Kolbenstange des Doppelkolbens mechanisch befestigten Elements als mindestens ein Permanentmagnet und mindestens eines das Doppelkolbensystem und das Element umgebenden Spulensystems zu einem Linearstromerzeugungsgenerator ausgebildet sein.
Die Heizungen können als Induktionsheizungen ausgebildet sein.
Die Einrichtungen zur Wärmeentnahme und die Einrichtungen zur Wärmezufuhr können Rohrschlangen darstellen, die in den Behältern verlegt sind.
Das Sensorschrankensystem kann als Lichtschrankensystem mit Lichtschranken ausgebildet sein.
Als Fluid in den beiden Behältern kann Flüssigkeit, wie Wasser, Alkohol und andere Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt, und/oder Gas eingesetzt werden.
Die erfindungsgemäße Anlage kann im Wesentlichen aus zwei gegenüberliegenden, separaten Zylindern bestehen, deren linear miteinander verbundene Kolben - einem Doppelkolben - mittels Dampfdruck oder Gasdruck über jeweils zugehörige geöffnete und geschlossene Einlass-/Auslassventile translatorisch bewegbar ist, wobei ein Doppelkolbenrichtungswechsel sowie dessen Kolbenweg des Doppelkolbens mittels der Sensorschranken festgelegt sind, wobei die Sensorschranken, verbunden mit der elektronischen Steuereinheit über eine darin befindliche elektrische Ventil-Steuerungsanordnung, eine Öffnung oder Schließung der Ventile auslöst.
Die Ventile können elektrisch ansteuerbare Magnetventile sein.
Über die zwei abwechselnd elektrisch betriebenen Wärmepumpen, die mit den beiden Flüssigkeit enthaltenden Behältern verbunden sind, wird ein Temperaturgefälle erzeugt, wobei die beiden Behälter jeweils durch die zugeordnete Heizung gemeinsam mit einer wahlweise aktiven gesteuert eingeschalteten Wärmepumpe auf ein unterschiedliches Temperaturniveau transformiert werden.
Zwischen den Behältern, dem angeschlossenen Doppelkolbensystem und den Wärmepumpen kann somit ein energetischer Kreislauf vorgegeben sein.
Die reduzierte, um den Betrag der abgegebenen mechanischen Leistung abgeführte Wärmeenergie kann mittels der beiden Wärmepumpen im Wechsel wieder verwendbar sein.
Im auf Niedrigtemperatur befindlichen ersten Behälter führt der aufgenommene Flüssigkeitsdampf oder das Gas zu einer Auffüllung des ersten Behälters, in deren Folge ein Stillstand der Kolben in den Zylindern entsteht oder die zum Wechsel der Wärmepumpenrichtung führt.
An/In den Flüssigkeitsbehältern können Temperaturensensoren und/oder Drucksensoren angebracht sein, deren Temperatur- und/oder Druckwerte ausgewertet werden und entsprechende elektronische Regelvorgänge in der Steuereinheit auslösen. Es ist immer nur eine der Wärmepumpen eingeschaltet und kann damit betriebsaktiv sein.
Die Kolbenstange zwischen den Kolben kann mechanisch mit einer oder meh- rerer Hochdruckluftpumpen verbunden sein, wobei die Kolben durch ihre gemeinsame translatorischen Bewegung den erforderlichen hohen Luftdruck für einen Hochdruck-Luftspeicher, der mit mindestens einer Hochdruckluftpumpe in Verbindung steht, liefert.
Der Hochdruck-Luftspeicher ist mit einem Drucksensor versehen, wobei bei einer Abströmung der Hochdruckluft, die durch Einsatz eines oder mehrerer Energieerzeugungssysteme gegeben ist, sich der Hochdruck im Hochdruck- Luftspeicher reduziert, wobei der Drucksensor ein Einschalten der Anlage signalisiert, um den Hochdruck-Luftspeicher mit Druckluft nachzufüllen und um den ursprünglichen Hochdruck zu erreichen.
Zur Stromversorgung können ein oder mehrere Fotovoltaik-Paneele und/oder Windstromgeneratoren, welche über deren zugeordneten Wechselrichter mit einer aufladbaren Batterie verbunden sind, vorgesehen sein.
in der Steuereinheit können mehrere Relais und mindestens zwei Register verschaltet und den eingebundenen Temperatursensoren und Drucksensoren Schmitt-Trigger nachgeschaltet sein, die über Transistoren und über Gatter- Elementen - mit einem ersten Relais A und einem zweiten Relais B zur Ansteuerung der Heizungen,
- mit einem dritten Relais G zum Einschalten der Wärmepumpen,
- mit einem vierten Relais C zur Einschaltung der ersten Wärmepumpe,
- mit einem fünften Relais D zur Einschaltung der zweiten Wärmepumpe, - mit einem sechsten Relais F zur Schaltung der Ventile und zur Auslösung der Doppelkolbenverschiebung und
- mit einem siebten Relais E zur Ein- und Abschaltung der Anlage in schaltungstechnischer Verbindung stehen, wobei das erste Register zur Ansteuerung der beiden Wärmepumpen und das zweite Register zur Ansteuerung der Ventile und des Sensorschrankensystems für die Doppelkolbenverschiebung vorgesehen sind.
Die Eingänge der den Temperatursensoren zugeordneten Schmitt-Trigger können mit einer geringen Kapazität bestückt sein, wenn die Hysterese der Schmitt-Trigger zur Umschaltung des dritten Relais nicht ausreichend sind.
Alle wechselnden Druck führenden Zylinder und Speicher können mit Drucksensoren ausgestattet sein, die im Havariefall ein siebtes Relais E über einen Kontakt e abschalten.
Die erfindungsgemäße Anlage besteht im Wesentlichen aus zwei gegenüberliegenden, separaten Zylindern, deren linear miteinander verbundene Kolben - einem Doppelkolben - mittels Dampfdruck oder mittels Gasdruck über jeweils zugehörige geöffnete und geschlossene Einlass-/Auslassventile translatorisch bewegt werden. Der Doppelkolbenrichtungswechsel sowie dessen Kolbenweg werden mittels Lichtschranken oder Schalter festgelegt, wobei die Lichtschranken, verbunden mit der elektronischen Steuereinheit, über eine elektrische Ventil-Steuerungsanordnung eine Öffnung oder Schließung der entspre- chenden Ventile bewirken. Die Ventile können elektrisch ansteuerbare Magnetventile sein.
Über die zwei abwechselnd elektrisch betriebenen Wärmepumpen, die mit den beiden Fluid enthaltenden Behältern verbunden sind, wird ein Temperaturge- fälle erzeugt. Die beiden Behälter werden jeweils durch eine gegebene effiziente Heizung gemeinsam mit einer wahlweise aktiven gesteuerten, eingeschalteten Wärmepumpe auf ein unterschiedliches Temperaturniveau transformiert.
Zur Erzeugung einer hohen Wärme-Kraft-Leistung der erfind ungsgemäßen Anlage ist es zweckmäßig, einen hohen Unterschied der Dampf- oder Gastemperaturen im Innern der Zylinder zu gewährleisten. Dabei wird immer im Wechsel einer der Kolben zum betriebsaktiven Antriebskolben eingeschaltet. Der anliegende hohe Dampf- oder Gasdruck im jeweiligen aktiven Antriebskolben erzeugt im gegenüberliegenden passiven Zylinder eine Kompression des Dampfes oder des Gases im dampf- oder gasgefüllten Zylinderraum, wobei die Kompression eine Temperaturerhöhung im auf Niedrigtemperatur befindlichen ersten Behälter bewirken kann. Gleichzeitig wird mittels der aktiven zweiten Wärmepumpe durch die zweite Einrichtung zur Wärmeentnahme dem auf Niedrigtemperatur befindlichen Behälter Wärme entzogen.
Hierbei wird ein energetischer Kreislauf vorgegeben.
Die reduzierte, annähernd um den Betrag der abgegebenen mechanischen Leistung, abgeführte Wärmeenergie, die in herkömmlicher Weise verlustreich verloren geht, wird mittels der beiden Wärmepumpen im Wechsel in der erfindungsgemäßen Anlage wieder verwendet.
Im auf Niedrigtemperatur befindlichen ersten Behälter führt der aufgenommene Dampf zu einer Auffüllung des ersten Behälters, in deren Folge ein Stillstand der Kolben in den Zylindern entsteht oder die zur Abwechselung der Wärmepumpenrichtung führt. Mittels der an/in den Behältern angebrachten Temperaturensensoren und/oder Drucksensoren werden Temperatur und/oder Druckwerte ausgewertet und entsprechende elektronische Regelvorgänge in der Steuereinheit ausgelöst Ist der Temperaturunterschied zwischen den beiden Behältern zu gering, wird ein Betriebswechsel der Wärmepumpen ausgelöst, wobei wahlweise die Heizungen zugeschaltet werden.
Demzufolge ist nur eine der Wärmepumpen immer eingeschaltet und damit betriebsaktiv.
Anstelle der beiden Wärmepumpen kann eine bidirektionale Wärmepumpe eingesetzt sein, die die Funktionen der beiden Wärmepumpen übernimmt.
Die Kolbenstange zwischen den Kolben kann mechanisch mit einer oder mehrerer Hochdruckluftpumpen verbunden sein, wobei die Kolben durch ihre ge- meinsame translatorischen Bewegung den erforderlichen hohen Luftdruck für einen Hochdruck-Luftspeicher, der mit mindestens einer Hochdruckluftpumpe in Verbindung steht, liefern. Aufgrund der Komprimierungsfähigkeit von Luft ist mit der Luft ein nahezu ideales Speichermedium gegeben, welches sich vielfältig einsetzen lässt und zu Energieerzeugern geleitet werden.
Mit dem Energieträger Luftdruck können vielfältige Maschinen betrieben, u.a. auch Stromgeneratoren. Bei Abströmung der Hochduckluft, die durch Einsatz einer oder mehrerer Energieerzeugungs-Maschinen gegeben ist, reduziert sich der Hochdruck im Hochdruck-Luftspeicher, dessen Drucksensor ein Einschal- ten der erfindungsgemäßen Anlage signalisiert, um den Hochdruck- Luftspeicher mit Druckluft nachzufüllen und um den ursprünglichen Hochdruck zu erreichen. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels mittels mehrerer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Anlage zur Erzeugung von Doppelkolbenverschiebungen für Energieerzeugungssysteme mit mechanischen Elementen und deren Verbindungen sowie die zugehörige regenerative Energieversorgungseinheit unter Verwendung von Wasser als Flüssigkeit in den Behäl- tern und
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Steuereinheit der erfindungsgemäßen Anlage zur Erzeugung wasserdampfunterstützten Doppelkolbenverschiebungen für Energieerzeugungssysteme.
In Fig. 1 ist eine Anlage 1 zur Erzeugung von wasserdampfunterstützten Doppelkolbenverschiebungen für druckluftbetriebene Energieerzeugungssysteme dargestellt, die umfasst
- zwei dicht verschlossene Wasserbehälter 6,7 mit darin befindlichem Was- ser 59,60,
- zwei den beiden Wasserbehältern 6,7 zugeordnete Heizungen 16,19,
- zwei über eine Kolbenstange 46 miteinander verbundene Kolbensysteme 61,62 mit jeweils einem Kolben 29,35 in einem zugehörigen Zylinder 30,36, wobei ein Zylinder 30,36 mit jeweils einer Leitung 48,49 mit dem ersten Wasserbehälter 6 und mit jeweils einer anderen Leitung 50,51 mit dem zweiten Wasserbehälter 7 verbunden ist und jeweils ein Kolbensystem 61,62 an den beiden Leitungen 48,49;50,51 ein Einlassventil 33,39 und ein Auslassventil 34,40 hat, - ein an der Kolbenstange 46 mechanisch befestigtes Element 37, das mit einem Energiegewinnungssystem 47,5 in Verbindung steht und von der Kobenstange 46 verschiebbar ist,
- ein Sensorschrankensystem 52 aus zwei Sensorschranken 31,38, denen das doppelkolbenverschiebbare Element 37 zugeordnet ist,
- zwei Wärmepumpen 25,26, die den beiden Wasserbehältern 6,7 zugeordnet sind und in ihrem Pumpenkreislauf 63,64 jeweils eine Einrichtung 54,56 zur Wärmeentnahme und eine Einrichtung 53,55 zur Wärmezufuhr aufweisen, die den Wasserbehältern 6,7 zugeordnet sind, wobei in dem ersten Wasser- behälter 6 eine erste Einrichtung 53 zur Wärmezufuhr der ersten Wärmepumpe 25 und eine zweite Einrichtung 56 zur Wärmeentnahme der zweiten Wärmepumpe 26 sowie in dem zweiten Wasserbehälter 7 eine erste Einrichtung 54 zur Wärmeentnahme der ersten Wärmepumpe 25 und eine zweite Einrichtung 55 zur Wärmezufuhr der zweiten Wärmepumpe 26 vorhanden sind,
- eine Energieversorgungseinheit 2 aus regenerativer Energie, die mit einem zur Anlagenenergieversorgung vorgesehenen Wechselrichter 57 in Verbindung steht, der an die Heizungen 16,19 und an die Wärmepumpen 25,26 ü- ber Schaltkontakte a1,b1;c1,d1 angeschlossen ist und diese ansteuernd be- treibt, und
- eine Steuereinheit 58, die mit den Schaltkontakten a1,b1;c1,d1 und den Ventilen 33,39 ;34,40 sowie mit einem Drucksensor 8 am Hochdruck- Luftspeicher 5 und Temperatursensoren 9,10 an den Wasserbehältern 6,7 in signaltechnischer und energietechnischer Verbindung steht.
Das Energieerzeugungssystem kann mindestens eine Hochdruckluftpumpe 47 und einen über eine Hochdruckleitung 67 angeschlossenen Hochdruck- Luftspeicher 5 sowie einen nachgeordneten Energieerzeuger (nicht eingezeichnet) aufweisen, wobei die Hochdruckluftpumpe 47 zur Erzeugung von Hochdruckluft vorgesehen ist, die vom Hochdruck-Luftspeicher 5 aus gerichtet dem Energieerzeuger zur Stromerzeugung zugeführt wird.
Das Energieerzeugungssystem kann andererseits auch durch die Ausbildung des verschiebbaren, mechanisch an der Kolbenstange 46 befestigten Elements 37 als Permanentmagnet und eines das Doppelkolbensystem und das Element 37 angeordneten Spulensystems zu einem Linearstromerzeugungs- generator ausgebildet sein.
Die beiden Heizungen 16,19 sind als Induktionsheizungen ausgebildet.
Die Einrichtungen 54,56 zur Wärmeentnahme und die Einrichtungen 53,55 zur Wärmezufuhr können Rohrschlangen darstellen, die in den Wasserbehältern 6,7 verlegt sind.
Das Sensorschrankensystem 52;31,38 ist als Lichtschrankensystem mit Lichtschranken ausgebildet.
Die Anlage 1 besteht im Wesentlichen aus zwei gegenüberliegenden, sepera- ten Zylindern 30,36, deren linear miteinander verbundene Kolben 29,35 - einem Doppelkolben - mittels Dampfdruck über jeweils zugehörige geöffnete und geschlossene Einlass-/Auslassventile 33,39;34,40 translatorisch bewegbar ist, wobei ein Doppelkolbenrichtungswechsel sowie dessen Kolbenweg des Doppelkolbens 29,35 mittels der Lichtschranken 31,38 festgelegt sind, wobei die Lichtschranken 31,38, verbunden mit der elektronischen Steuereinheit 58 über eine darin befindliche elektrische Ventil-Steuerungsanordnung 65, eine Öffnung oder Schließung der Ventile 33,34,39,40 auslöst.
Die Ventile 33,34,39,40 sind elektrisch ansteuerbare Magnetventile. Über die zwei abwechselnd elektrisch betriebenen Wärmepumpen 25,26, die mit den beiden Wasser 59,60 enthaltenden Wasserbehältern 6,7 verbunden sind, wird ein Temperaturgefälle erzeugt, wobei die beiden Wasserbehälter 6,7 jeweils durch die zugeordnete Heizung 16,17 gemeinsam mit einer wahlweise aktiven gesteuert eingeschalteten Wärmepumpe 25 oder 26 auf ein unterschiedliches Temperaturniveau transformiert werden.
Zwischen den Wasserbehältern 6,7, dem angeschlossenen Doppelkolbensys- tem und den Wärmepumpen 25,26 ist somit ein energetischer Kreislauf vorgegeben.
Die reduzierte, um den Betrag der abgegebenen mechanischen Leistung abgeführte Wärmeenergie ist mittels der beiden Wärmepumpen 25,26 im Wechsel wieder verwendbar.
Im auf Niedrigtemperatur befindlichen ersten Wasserbehälter (6) führt der aufgenommene Wasserdampf zu einer Auffüllung des ersten Wasserbehälters (6, in deren Folge ein Stillstand der Kolben 29,35 in den Zylindern 30,36 entsteht oder die zum Wechsel der Wärmepumpenrichtung führt.
An/In den Wasserbehältern 6,7 sind die Temperaturensensoren 9,10 und/oder wahlweise Drucksensoren angebracht, deren Temperatur- und/oder Druckwerte ausgewertet werden und entsprechende elektronische Regelvorgänge in der Steuereinheit 58 auslösen.
Nur eine der Wärmepumpen 25,26 ist immer eingeschaltet und damit betriebsaktiv. Die Kolbenstange 46 zwischen den Kolben 29,35 ist mechanisch mit einer Hochdruckluftpumpe 47 verbunden, wobei die Kolben 29,35 - der Doppelkolben - durch ihre gemeinsame translatorischen Bewegung den erforderlichen hohen Luftdruck für einen Hochdruck-Luftspeicher 5, der mit mindestens einer Hochdruckluftpumpe 47 in Verbindung steht, liefern.
Der Hochdruck-Luftspeicher 5 ist mit einem Drucksensor 8 versehen, wobei bei einer Abströmung der Hochduckluft, die durch Einsatz eines oder mehrerer Energieerzeugungssystems gegeben ist, sich der Hochdruck im Hoch- druck-Luftspeicher 5 reduziert, wobei der Drucksensor 8 ein Einschalten der Anlage 1 signalisiert, um den Hochdruck-Luftspeicher 5 mit Druckluft nachzufüllen und um den ursprünglichen Hochdruck zu erreichen.
Zur Stromversorgung können ein oder mehrere Fotovoltaik-Paneele 2 und/oder Windstromgeneratoren 3, welche über deren zugeordneten Wechselrichter 57 mit einer aufladbaren Batterie 4 verbunden sind, vorgesehen sein.
in der Steuereinheit 58 sind mehrere Relais und mindestens zwei Register verschaltet und den eingebundenen Temperatursensoren 9,10 und Drucksenso- ren 8 Schmitt-Trigger 20,18,68 nachgeschaltet, die über Transistoren und über Gatter-Elementen
- mit einem ersten Relais A 41 und einem zweiten Relais B 42 zur Ansteuerung der Heizungen 16,17,
- mit einem dritten Relais G 22 zum Einschalten der Wärmepumpen über den Kontakt g2,
- mit einem vierten Relais C 14 zur Einschaltung der ersten Wärmepumpe 25,
- mit einem fünften Relais D 15 zur Einschaltung der zweiten Wärmepumpe 26, - mit einem sechsten Relais F 28 zur Schaltung der Ventile 33,34,39,40 und zur Auslösung der Doppelkolbenverschiebung und
- mit einem siebten Relais E 66 zur Ein- und Abschaltung der Anlage 1 in schaltungstechnischer Verbindung stehen, wobei das erste Register 24 zur Ansteuerung der beiden Wärmepumpen
25,26 und das zweite Register 32 zur Ansteuerung der Ventile 33,39;34,40 und des Sensorschrankensystems 52 für die Doppelkolbenverschiebung vorgesehen sind.
Die Eingänge der den Temperatursensoren 9,10 nachgeordneten Schmitt- Trigger 18 und 20 können mit einer geringen Kapazität bestückt sein, wenn die Hysterese der Schmitt-Trigger 18,20 zur Umschaltung des dritten Relais G 22 nicht ausreichend sind.
Alle wechselnden Druck führenden Zylinder 30,36 und Speicher 5 sind vorzugsweise mit Drucksensoren ausgestattet, die im Havariefall ein siebtes Relais E 66 über einen Kontakt e abschalten.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Anlage 1 an einem Ausführungsbeispiel unter Erzeugung von Druckluft anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert.
Die Stromversorgung der erfindungsgemäßen Anlage 1 erfolgt mittels einer regenerativen Energieversorgungseinheit, wahlweise aufweisend ein oder mehrere Fotovoltaik-Paneele 2 und/oder Windstromgeneratoren 3, welche ge- meinsam mit einer aufladbaren Batterie 4 verbunden sind, über deren zugeordneten Wechselrichter 57 die elektrische Anlagenenergieversorgung geschaltet wird. Der Drucksensor 8 des Hochdruck-Luftspeichers 5 wertet den Spannungswert U zum Einschalten der Anlage 1 aus, wobei der Spannungswert U eine Funktion des Drucks p mit U = f(p) im Hochdruck-Luftspeicher 5 ist. Liegt der Spannungswert U des Drucksensors 8 unterhalb eines vorgegebe- nen Solldruckes USθιι des Hochdruck-Luftspeichers 5, erfolgt eine Einschaltung der Anlage 1 mit Hilfe des siebenten Relais E 66 und des ersten Relais A 41 sowie des zweiten Relais B 42 und deren Schaltkontakte a1 und b1, welche die erste Induktionsheizung 16 und die zweite Induktionsheizung 19 zur Aufheizung des ersten Wasserbehälters 6 und/oder des zweiten Wasserbehälters 7 einschalten.
Der zweite Wasserbehälter 7 mit dem Wasser 60 beinhaltet gegenüber dem ersten Wasserbehälter 6 mit dem Wasser 59 einen geringeren Wasserstand, d.h. im zweiten Wasserbehälter 7 wird der eingestellte Spannungswert bzw. Temperaturwert, gemessen am zweiten Temperatursensor 10, von max. 90 Grad Celsius zuerst erreicht. Bei Überschreitung der ersten Ansprechschwelle des ersten Schmitt-Triggers 18 entsteht am Ausgang der logische Ausgangspegel „Low", der über den nachfolgenden ersten Transistor 17 eine Abschaltung der zweiten Induktionsheizung 19 bewirkt.
Dieser Ausgang „Low" des ersten Schmitt-Triggers 18 setzt das erste Register 24 in Vorbereitung zum Einschalten der ersten Wärmepumpe 25. Mit der Abschaltung der zweiten Induktionsheizung 19 erfolgt die Schließung des Kontaktes b2, wobei der Setzimpuls des ersten Registers 24 bereits vorher anlag. Durch Schließung einer der Kontakte a2 oder b2 in der Steuereinheit 58 sind die Ausgänge des ersten Registers 24 fest vorgegeben. Die Auswertung der Inhalte der Wasserbehälter 6,7 ist hiermit abgeschlossen und ist für weitere Betrachtungen nicht mehr relevant. Erst nach Unterbrechung des Kontaktes e beginnt ein neuer Anlauf. Sind beide Ausgänge der Schmitt-Trigger 18 und 20 auf „Low" geschaltet, wird die erste Wärmepumpe 25 abgeschaltet.
Im Folgenden wird der Beginn der Zuschaltung der ersten aktiven Wärme- pumpe 25 erläutert.
Durch die noch eingeschaltete erste Induktionsheizung 16 erreicht der Spannungswert des ersten Temperatursensors 9 die zweite Ansprechschwelle des zweiten Schmitt-Triggers 20, dessen Ausgang ein „Low" erhält. Sollte die Hysterese der Schmitt-Trigger 18 oder 20 zur Umschaltung des drit- ten Relais G 22 nicht ausreichend sein, so sind dessen Eingänge mit einer geringen Kapazität zu bestücken.
Durch die kurzzeitigen „Low"-Signale am OR-Gatter 13 mit nachfolgendem zweiten Transistor 21 wird das dritte Relais G 22 abgeschaltet. Eine sichere Abschaltung des dritten Relais G 22 wird mit der Schließung des Kontaktes g3 erreicht.
Mit der Abschaltung des dritten Relais G 22 erfolgen die Öffnung des Kontaktes gl sowie die Schließung des Kontaktes g2, wobei die erste Wärmepumpe 25 aktiv wird. Über den Kontakt gl werden die Heizungen 16,17 durch das dritte Relais G22 abgeschaltet und zugleich über den Kontakt g2 die Wärmepumpen 25,26 zugeschaltet.
Signalisiert der Ausgang des Differenzverstärkers 27 den erreichten minimalen Temperaturunterschied der Temperatursensoren 9 und 10, wird das sechste Relais F 28 aktiv und bewirkt mit der Schließung des Kontaktes f den Beginn der Doppelkolbenverschiebung.
Sind beide Ausgänge der Schmitt-Trigger 18,20 bedingt durch Ansteigen des Temperaturwertes des Sensors 10 auf „Low" geschaltet, d.h. es erfolgt bei einer Überschreitung der zweiten Temperaturschwelle am ersten Schmitt- Trigger 18 über einen Kolbenstillstand ein Wechsel der Wärmepumpen und ein zweiter Anlauf beginnt.
Das den beiden Schmitt-Triggern 18,20 nachgeschaltete NOR-Gatter 43 mit seinen „High"-Ausgang und den bereits vorher gesetzten Ausgang „High" (erster Anlauf) am ersten Register 24 bewirkt einen Temperaturrichtungswechsel der Wärmepumpe.
Bei Erreichen eines minimalen Temperaturunterschiedes, was durch Abkühlung und Aufheizung der Wasserbehälter 6 und 7 mittels einer Wärmepumpe geschieht, erfolgt die Zuschaltung der Kolbensteuerung.
Die damit aktive erste Wärmepumpe 25 gewährleistet die erforderliche Temperaturdifferenz zur Aufrechterhaltung einer translatorischen Bewegung der miteinander zu einem Doppelkolben verbundenen Kolben 29,35. Der unvermeidbare Dampfaustritt aus den Zylindern 30,35 führt zur Auffüllung des auf Niedrigtemperatur befindlichen zweiten Wasserbehälters 7, der bedingt durch die gegebene Kompression innerhalb des zweiten Wasserbehälters 7 eine Temperaturerhöhung erhält. Diese Temperaturerhöhung bewirkt über den ersten Schmitt-Trigger 18 und dem nachgeschalteten NOR-Gatter 43 ein Rücksetzen des ersten Registers 24, wobei die zweite Wärmepumpe 26 mittels des fünften Relais D 15 über einen Schaltkontakt d1 eingeschaltet und damit aktiviert wird.
Entsprechend der entstehenden reduzierten Temperaturdifferenz erfolgt über dem Differenzverstärker 27 mit anschließend geschaltetem viertem Schmitt- Trigger 44, einem dritten Transistor 45 und dem sechsten Relais F 28 über den zugehörigen Kontakt f eine Abschaltung der Magnetventile 33,34,39,40 zum Stillstand der Kolben 29,35.
Aufgrund der erhöhten Temperatur im zweiten Wasserbehälter 7 wird der Ausgang des ersten Schmitt-Triggers 18 auf „Low" geschaltet, wobei durch Rück- setzen des bereits vorher schon gesetzten ersten Registers 24 ein Aktivie- rungsrichtungswechsel der Wärmepumpen von 25 auf 26 eintritt.
Die Doppelkolbenverschiebung wird wieder eingeschaltet, wenn bei Erreichen der Spannungswerte der Temperatursensoren 9,10 bei der vorgegebenen Temperaturdifferenz über den Differenzverstärker 27 und über das sechste Relais F 28 einschließlich des Kontaktes f die Ventil-Steuerungsanordnung 65 eingeschaltet wird. Durch die aktuelle Lage des ersten Kolbens 29 am zugehörigen ersten Zylinder 30 wird über das Lichtschrankensignal der ersten Lichtschranke 31 das zweite Register 32 so gesetzt, dass die Magnetventile 33 und 34 geöffnet werden. Der anliegende Dampfdruck verschiebt den ersten Kolben 29 und den mit ihm mechanisch verbundenen zweiten Kolben 35, der den Dampf aus dem ersten Zylinder 30 über das geöffnete zweite Auslassmagnetventil 34 in den auf Nied- rigtemperatur befindlichen zweiten Wasserbehälter 7 drückt. Das mechanisch mit der Kolbenstange 46 verbundenes Element 37 in Form einer Querstange, welche senkrecht zur Kolbenstange 46 gerichtet ist, hat sich in Richtung der zweiten Lichtschranke 38 verschoben, deren Signal eine Verschiebungsrich- tυngsumkehr des Doppelkolbens durch Rücksetzen des zweiten Registers 32 einleitet.
Infolgedessen öffnen sich die Magnetventile 39 und 40 und drücken bei einer Antriebsverschiebung des Doppelkolbens 35,29 den verbrauchten Dampf aus dem ersten Zylinder 30 in den auf Niedrigtemperatur befindlichen zweiten Wasserbehälter 7.
Diese Richtungsumkehr der Verschiebung der Kolben 29,35 wiederholt sich so oft, bis der kondensierte ausgedrückte Dampf in Form von heißem Wasser den auf Niedrigtemperatur befindlichen zweiten Wasserbehälter 7 auffüllt, d.h., es tritt eine Volumenreduzierung, verbunden mit einer Druck- und Temperaturerhöhung, durch Kompression ein.
Gleichzeitig wird durch den aktiven Betrieb der ersten Wärmepumpe 25 über deren zugehörigen ersten Einrichtung 54 zur Wärmeentnahme dem auf Nied- rigtemperatur befindlichen zweiten Wasserbehälter 7 Wärmeenergie entzogen. Das Ansteigen des Spannungswertes des zweiten Temperatursensors 10 bewirkt über den ersten Schmitt-Trigger 18 ein Rücksetzen des ersten Registers 24, wobei dann die zweite Wärmepumpe 26 aktiv wird.
Der teilweise entleerte erste Wasserbehälter 6 wird über einen erneuten Dop- pelkolbenstillstand unter dem Betriebsaktivierungswechsel der Wärmepumpen 25,26 vom passiven in den aktiv geschalteten Zustand zum Wärmelieferanten für den unter Dampfantrieb gesetzten zweiten Wasserbehälter 7, in deren Folge ein neuer Zyklus beginnt.
Weiterhin können alle wechselnden Druck führenden Zylinder und Speicher 30,36,5 mit Drucksensoren (nicht alle eingezeichnet) ausgestattet sein, die im Havariefall das siebte Relais E 66 über den Kontakt e abschalten.
Dieses mit der Flüssigkeit - Wasser - betriebene Anlage 1 kann auch mit Alko- hol oder einer anderen Flüssigkeit 59,60 mit niedrigem Siedepunkt betrieben werden.
Die erfindungsgemäße Anlage 1 zur Erzeugung von Doppelkolbenverschiebungen für Energieerzeugungssysteme hat folgende weitere Vorteile: Der wesentliche Vorteil der erfindungsgemäßen Anlage besteht in der Anwendung von Sonnen- u. Windenergie sowie anderer regenerativer Energie unter Vermeidung einer Entstehung von jeglichen Schadstoffen, die insbesondere Ozonkiller darstellen. Bezugszeichenliste
1 Anlage
2 Fotovoltaik-Paneele
3 Windstromgenerator 4 Batterie
5 Hochdruck-Luftspeicher
6 erster Behälter
7 zweiter Behälter
8 Drucksensor 9 erster Temperatursensor
10 zweiter Temperatursensor
11 erster Widerstand
12 erste Diode
13 OR-Gatter 14 viertes Relais C
15 fünftes Relais D
16 erste Heizung
17 erster Transistor
18 erster Schmitt-Trigger 19 zweite Heizung
20 zweiter Schmitt-Trigger
21 zweiter Transistor
22 drittes Relais G
23 dritter Schmitt-Trigger 24 erstes Register
25 erste Wärmepumpe
26 zweite Wärmepumpe
27 Differenzverstärker
28 sechstes Relais F 29 erster Kolben
30 erster Zylinder
31 erste Sensorschranke
32 zweites Register 33 erstes Einlassventil
34 zweites Auslassventil
35 zweiter Kolben
36 Zylinder
37 Element 38 zweite Sensorschranke
39 zweites Einlassventil
40 erstes Auslassventil
41 erstes Relais A
42 zweites Relais B 43 NOR-Gatter
44 vierter Schmitt-Trigger
45 dritter Transistor
46 Kolbenstange
47 Hochdruckluftpumpe 48 erste Eingangsleitung
49 zweite Eingangsleitung
50 erste Ausgangsleitung
51 zweite Ausgangsleitung
52 Sensorschrankensystem 53 erste Einrichtung zur Wärmezufuhr
54 erste Einrichtung zur Wärmeentnahme
55 zweite Einrichtung zur Wärmezufuhr
56 zweite Einrichtung zur Wärmeentnahme
57 Wechselrichter 58 Steuereinheit
59 Fluid
60 Fluid
61 erstes Kolbensystem 62 zweites Kolbensystem
63 erster Pumpenkreislauf
64 zweiter Pumpenkreislauf
65 Ventil-Steuerungsanordnung
66 siebentes Relais E 67 Hochdruckleitung
68 fünfter Schmitt-Trigger
a1 Schalterkontakt b1 Schalterkontakt d Schalterkontakt d1 Schalterkontakt a2 Kontakt b2 Kontakt e Kontakt f Kontakt gl Kontakt g2 Kontakt g3 Kontakt

Claims

Patentansprüche
1. Anlage (1) zur Erzeugung von Doppelkolbenverschiebungen für Energieerzeugungssysteme, umfassend - zwei dicht verschlossene Behälter (6,7) mit darin befindlichem Fluid
(59,60), zwei den Behältern (6,7) zugeordnete Heizungen (16,19), zwei über eine Kolbenstange (46) miteinander verbundene Kolbensysteme mit jeweils einem Kolben (29,25) - einem Doppelkolben - in einem zugehörigen Zylinder (30,36), wobei ein Zylinder (30,36) mit jeweils einer Leitung (48,49) mit dem ersten Behälter (6) und mit jeweils einer anderen Leitung (50,51) mit dem zweiten Behälter (7) verbunden ist und jeweils ein Kolbensystem an den beiden Leitungen (48,49;50,51) ein Einlassventil (33,39) und ein Auslassventil (34,40) hat, - ein an der Kolbenstange (46) mechanisch befestigtes Element (37), das mit einem Energieerzeugungssystem (47,5) in Verbindung steht und von der Kolbenstange (46) verschiebbar ist,
- ein Sensorschrankensystem (52) mit zwei Sensorschranken (31,38), denen das doppelkolbenverschiebbare mechanische Element (37) zuge- ordnet ist,
- zwei Wärmepumpen (25,26), die den beiden Behältern (6,7) zugeordnet sind und in ihrem Pumpenkreislauf jeweils eine Einrichtung (54,56) zur Wärmeentnahme und eine Einrichtung (53,55) zur Wärmezufuhr aufweisen, die den Behältern (6,7) zugeordnet sind, wobei in dem ersten Behälter (6) eine erste Einrichtung (53) zur Wärmezufuhr der ersten
Wärmepumpe (25) und eine zweite Einrichtung (53) zur Wärmeentnahme der zweiten Wärmepumpe (26) sowie in dem zweiten Behälter (6) eine erste Einrichtung (54) zur Wärmeentnahme der ersten Wärme- pumpe (25) und eine zweite Einrichtung (55) zur Wärmezufuhr der zweiten Wärmepumpe (26) vorhanden sind, eine Energieversorgungseinheit (2) aus regenerativer Energie, die mit einem zur Anlagenenergieversorgung vorgesehenen Wechselrichter (57) in Verbindung steht, der an die Heizungen (16,19) und an die
Wärmepumpen (25,26) über Schaltkontakte (a1,b1;c1,d1) angeschlossen ist und diese ansteuernd betreibt, und eine Steuereinheit (58), die mit den Schaltkontakten (a1,b1;c1,d1) und den Ventilen (33,39;34,40) sowie mit Drucksensoren und Temperatur- sensoren (9,10) in/an den Behältern (6,7) sowie dem Sensorschrankensystem (52) in signaltechnischer und energieversorgungstechnischer Verbindung steht.
2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieerzeugungssystem mindestens eine Hochdruckluftpumpe (47) und einen über eine Hochdruckleitung (67) angeschlossenen Hochdruck-Luftspeicher (5) sowie einen nachgeordne- ten Energieerzeuger aufweist, wobei die Hochdruckluftpumpe (47) zur Erzeugung von Hochdruckluft vorgesehen ist, die vom Hochdruck- Luftspeicher (5) aus gerichtet dem Energieerzeuger zur Stromerzeugung zugeführt wird.
3. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Energieerzeugungssystem durch die Ausbildung des verschiebbaren, an der Kolbenstange (46) des Doppelkolbens (29,35) mechanisch befestigten Elements (37) als mindestens ein Permanentmagnet und mindestens eines das Doppelkolbensystem und das Element (37) umgebenden Spulensystems zu einem Linearstromer- zeugungsgenerator ausgebildet ist.
4. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizungen (16,19) als Induktionsheizungen ausgebildet sind.
5. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (54,56) zur Wärmeentnahme und die Einrichtungen (53,55) zur Wärmezufuhr Rohrschlangen darstellen, die in den Behältern (6,7) verlegt sind.
6. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorschrankensystem (52;31,38) als Lichtschrankensystem mit Lichtschranken ausgebildet ist.
7. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie im Wesentlichen aus zwei gegenüberliegenden, separaten Zylindern (30,36) besteht, deren linear miteinander verbundene Kolben (29,35) - einem Doppelkolben - mittels Dampfdruck o- der Gasdruck über jeweils zugehörige geöffnete und geschlossene Ein- Iass-/Auslassventile (33,39;34,40) translatorisch bewegbar ist, wobei ein
Doppelkolbenrichtungswechsel sowie dessen Kolbenweg des Doppelkolbens (29,35) mittels der Sensorschranken (31,38) festgelegt sind, wobei die Sensorschranken (31,38), verbunden mit der elektronischen Steuereinheit (58) über eine darin befindliche elektrische Ventil-Steuerungsanordnung (65), eine Öffnung oder Schließung der Ventile (33,34,39,40) auslöst.
8. Anlage nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile (33,34,39,40) elektrisch ansteuerbare Magnetventile sind.
9. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass über die zwei abwechselnd elektrisch betriebenen Wärmepumpen (25,26), die mit den beiden Fluid (59,60) enthal- tenden Behältern (6,7) verbunden sind, ein Temperaturgefälle erzeugt wird, wobei die beiden Behälter (6,7) jeweils durch die zugeordnete Heizung (16,17) gemeinsam mit einer wahlweise aktiven gesteuert eingeschalteten Wärmepumpe (25,26) auf ein unterschiedliches Temperaturniveau transformiert werden.
10. Anlage nach Anspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Behältern (6,7), dem angeschlossenen Doppelkolbensystem und den Wärmepumpen (25,26) ein e- nergetischer Kreislauf vorgegeben ist.
11. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die reduzierte, um den Betrag der abgegebenen mechanischen Leistung abgeführte Wärmeenergie mittels der beiden Wärmepumpen (25,26) im Wechsel wieder verwendbar ist.
12. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im auf Niedrigtemperatur befindlichen ersten Behälter (6) der aufgenommene Flüssigkeitsdampf oder das Gas zu einer Auffüllung des ersten Behälters (6) führt, in deren Folge ein Stillstand der Kolben (29,35) in den Zylindern (30,36) entsteht oder die zum Wechsel der Wärmepumpenrichtung führt.
13. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an/in den Behältern (6,7) Temperaturensensoren (9,10) und/oder Drucksensoren angebracht sind, deren Temperatur- und/oder Druckwerte ausgewertet werden und entsprechende elektronische Regelvorgänge in der Steuereinheit (58) auslösen.
14. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur eine der Wärmepumpen (25,26) immer eingeschaltet und damit betriebsaktiv ist.
15. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (46) zwischen den Kolben (29,35) mechanisch mit einer oder mehreren Hochdruckluftpumpen (47) verbunden ist, wobei die Kolben (29,35) durch ihre gemeinsame translatorische Bewegung den erforderlichen hohen Luftdruck für einen Hoch- druck-Luftspeicher (5), der mit mindestens einer Hochdruckluftpumpe (47) in Verbindung steht, liefert.
16. Anlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hochdruck-Luftspeicher (5) mit einem Drucksensor (8) versehen ist, wobei bei einer Abströmung der Hochduckluft, die durch Einsatz eines oder mehrerer Energieerzeugungssystems gegeben ist, sich der Hochdruck im Hochdruck-Luftspeicher (5) reduziert, wobei der Drucksensor (8) ein Einschalten der Anlage (1) signalisiert, um den Hochdruck-Luftspeicher (5) mit Druckluft nachzufüllen und um den ursprünglichen Hochdruck zu erreichen.
17. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Stromversorgung ein oder mehrere Fo- tovoltaik-Paneele (2) und/oder Windstromgeneratoren (3), welche über de- ren zugeordneten Wechselrichter (57) mit einer aufladbaren Batterie (4) verbunden sind, vorgesehen sind.
18. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (58) mehrere Relais und mindestens zwei Register verschaltet sind und den eingebundenen Temperatursensoren (9,10) und Drucksensoren (8) Schmitt-Trigger (20,18;68) nachgeschaltet sind, die über Transistoren und über Gatter- Elementen - mit einem ersten Relais (A 41) und einem zweiten Relais (B 42) zur Ansteuerung der Heizungen (16,17),
- mit einem dritten Relais (G 22) zum Einschalten der Wärmepumpen (25,26),
- mit einem vierten Relais (C 14) zur Einschaltung der ersten Wärmepum- pe (25),
- mit einem fünften Relais (D 15) zur Einschaltung der zweiten Wärmepumpe (26),
- mit einem sechsten Relais (F 28) zur Schaltung der Ventile (33,34,39,40) und zur Auslösung der Doppelkolbenverschiebung, - mit einem siebten Relais (E 66) zur Ein- und Abschaltung der Anlage (1), wobei das erste Register (24) zur Ansteuerung der beiden Wärmepumpen (25,26) sowie das zweite Register (32) zur Ansteuerung der Ventile (33,39;34,40) und des Sensorschrankensystems (52) für die Doppelkolbenverschiebung vorgesehen sind.
19. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge der den Temperatursensoren (9,10) nachgeschalteten Schmitt-Trigger (20,18) mit einer geringen Kapazi- tät bestückt sind, wenn die Hysterese der Schmitt-Trigger (18,20) zur Um- schaltung des dritten Relais (G 22) nicht ausreichend sind.
20. Anlage nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass alle wechselnden Druck führenden Zylinder
(30,36) und Speicher (5) mit Drucksensoren ausgestattet sind, die im Havariefall ein siebtes Relais (E 66) über einen Kontakt (e) abschalten.
21. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das in den Behältern (6,7) befindliche Fluid
(59,60) mindestens eine Flüssigkeit und/oder mindestens ein Gas ist.
22. Anlage nach den Ansprüchen 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass anstelle der beiden Wärmepumpen (25,26) eine bidirektionale Wärmepumpe eingesetzt ist, die die Funktionen der beiden Wärmepumpen (25,26) übernimmt.
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