DE4015879C2 - - Google Patents

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Description

Jede Energieumwandlung ist mit mehr oder weniger großen Wärmeverlusten verbunden. In vielen Fällen wird diese z. B. in Kraftwerken anfallende Verlustwärme genutzt, beispielsweise in Fernheizungen, in anderen Fällen aber ungenutzt an die Umgebung abgegeben. Ein großer Teil der Energie dieser Wärmeabfälle kann jedoch mit Hilfe von Temperatur-Differenz-Pumpeinrichtungen genutzt werden. Statt der Wärmeabfälle können auch Wärmereservoire der Natur, wie beispielsweise Eismeere, zum Betrieb derartiger Pumpeinrichtungen eingesetzt werden.
Aus der DE-OS 36 02 116 ist eine Temperatur-Differenz- Pumpeinrichtung bekannt, bei der die durch Verlängerung und Schrumpfung der Bauteile entstehenden Kräfte jedoch über ein flüssiges Zwischenmedium einer Arbeitsmaschine zugeführt werden. Dieses hydraulische Zwischensystem erfordert einen erheblichen zusätzlichen baulichen Aufwand.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Temperatur-Differenz-Pumpeinrichtung so zu gestalten, daß sie ohne ein hydraulisches Zwischensystem auskommt und einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Pumpeinrichtung nach Anspruch 1 sind in den Ansprüchen 2 bis 6 angegeben.
Das Wesen der Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigt die einzige Figur die Pumpeinrichtung gemäß der Erfindung mit einem Stößel 1, auf dem die Doppelkonen 2 und 3 angebracht sind. Auf den Doppelkonen 2 und 3 sind Isolatoren 4 und 5 aus einem Isolierstoff hoher Festigkeit angebracht. Sie wirken dem Wärmeaustausch auf benachbarte Bauteile entgegen. Auf dem Isolator 5 ist das Pumpeninnengehäuse 6 und auf dem Isolator 4 das Pumpenaußengehäuse 7 angebracht. Die Pumpeninnenkolben 8 und Pumpenaußenkolben 9 bestehen aus Ringen mit L-Profil und bilden untereinander zugleich die Pumpenkammern 26. Die Pumpeninnenkolben und Pumpenaußenkolben 8, 9 sind mit Dichtungsrillen versehen, in denen die Innendichtringe 10 und die Außendichtringe 11 untergebracht sind.
Die Fixierung der Pumpeninnenkolben 8 und der Pumpenaußenkolben 9 werden durch geteilte Innenfixierscheiben 12 und Außenfixierscheiben 13 vorgenommen. Zwischen dem Stößel 1 und dem Pumpeninnengehäuse 6 ist eine Wärmedämmung 14 untergebracht.
An den Stirnseiten des Stößels 1 befindet sich je ein Wärmespeicher 19 und 20. Die beiden Wärmespeicher sind in verschiedene Kammern aufgeteilt. Jede Kammer enthält ein Medium 27, das mit einem vorgegebenen Wärmeinhalt beaufschlagt ist. Alle Kammern der beiden Wärmespeicher sind allseitig mit der Isolation 23 isoliert. Das Medium 27 wird über die Schieber 24 und 25 dem Stößel 1 zugeführt.
Läßt man das Medium 27 aus den Kammern der Wärmespeicher taktweise und folgerichtig durch den Stößel 1 fließen, so erfährt er eine Aufwärmung und eine Abkühlung pro Arbeitstakt. Der Stößel 1 dehnt sich aus und geht nach seiner Abkühlung auf seine ursprüngliche Länge zurück. Er verrichtet sowohl durch seine Ausdehnung als auch durch seine Schrumpfung eine Arbeit. Die verschiedenen Temperaturen in den Kammern der Wärmespeicher 19 und 20 wurden gewählt, um den Wirkungsgrad der Pumpeinrichtung anzuheben.
Durch die Ausdehnung und Schrumpfung des Stößels 1 werden die übrigen Pumpenteile 2 bis 9 betätigt, d. h. die zwischen den Pumpeninnenkolben 8 und Pumpenaußenkolben 9 bestehenden Kammern 26 verengen und verbreitern sich im Takte der Stößelbewegung. Die Pumpeninnen- und Pumpenaußenkolben 8, 9 saugen und pressen das Fördergut über die Ventile 28 weiter.
Zur Steigerung der Leistung der Pumpeinrichtung kann man, wie beispielsweise beim Ottomotor die Anzahl der Zylinder, die Anzahl der Stößel 1 erhöhen. Weiterhin können die Länge und der Querschnitt des Stößels 1 vergrößert werden. Durch Verwendung einer höheren Temperaturdifferenz in den Wärmespeichern 19, 20 und Verwendung von Faserverbundwerkstoffen kann die Leistung ebenfalls erhöht werden.
Ein Vorteil der Erfindung ist, daß die Pumpeneinrichtung auch bei Temperaturen unterhalb des Gefrierpunktes betrieben werden kann. Ein weiterer wichtiger Vorteil ist darin zu sehen, daß die enormen Drücke, die im System auftreten, in demselben aufgefangen werden.

Claims (6)

1. Temperatur-Differenz-Pumpeinrichtung, die die Längendehnung- bzw. -schrumpfung von festen Werkstoffen bei unterschiedlichen Temperaturen zur Förderung flüssiger Medien einsetzt, gekennzeichnet durch
  • - mehrere gut thermisch isolierte Kammern in zwei Wärmespeichern (19, 20), die für sich je ein verschieden temperiertes Medium (27) enthalten,
  • - einen hohlen Stößel (1), der von den temperierten Medien (27) in den Kammern wechselweise beaufschlagbar ist und in seinem Inneren einen die unterschiedlich temperierten Medien (27) trennenden beweglichen Kolben (21) enthält,
  • - wobei an den beiden Enden des Stößels (1) jeweils Doppelkonen (2, 3) angebracht sind, auf denen über thermische Isolatoren (4, 5) hoher Festigkeit ein Pumpeninnengehäuse (6) und ein Pumpenaußengehäuse (7) abgestützt sind,
  • - mehreren Pumpenkolben (8) und mehreren Pumpenkolben (9), die aus Ringen mit L-Profil bestehen und abwechselnd in Reihe zwischen dem Pumpeninnengehäuse (6) und dem Pumpenaußengehäuße (7) angeordnet sind und zwischen sich Pumpenkammern (26) mit der zu fördernden Flüssigkeit begrenzen, wobei die Pumpenkolben (8, 9) die Förderflüssigkeit über Ventile (28) ansaugen und weiterfördern,
  • - eine Wärmedämmung (14) zwischen dem Stößel (1) und dem Pumpeninnengehäuse (6).
2. Pumpeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Medien (27) flüssig oder gasförmig sind.
3. Pumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2 , dadurch gekennzeichnet, daß die Längenveränderung der Pumpenbauteile (2 bis 8) gering ist gegenüber jener des Stößels (1).
4. Pumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpeninnenkolben (8) und Pumpenaußenkolben (9) mit Dichtrillen versehen sind, in denen Innendichtringe (10) bzw. Außendichtringe (11) zur Abdichtung des Flüssigkeitsraumes zwischen Pumpeninnen- und Pumpenaußenkolben angeordnet sind.
5. Pumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die temperierten Medien (27) über Schieber (24, 25) dem Stößel (1) zugeführt werden.
6. Pumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß als Material für die Pumpenteile (1 bis 9) Faserverbundwerkstoff verwendet wird.
DE4015879A 1990-05-17 1990-05-17 Temperatur-differenz-pumpe Granted DE4015879A1 (de)

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