DE3740387A1 - Fluessigkeitspumpe mit differenzdruckgesteuertem pneumatischem sonnenenergieantrieb - Google Patents
Fluessigkeitspumpe mit differenzdruckgesteuertem pneumatischem sonnenenergieantriebInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Flüssigkeitsförderung.
Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, als Energie für die Flüssig
keitsförderung ausschließlich Sonnenenergie zu benötigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
in Tanks (hier Windkessel genannt) eingeschlossene Luft
zeitweilig durch Sonneneinstrahlung zum Expandieren ge
bracht und die Luftexpansion zur Verdrängung von Flüssig
keit und - mit Hilfe eines Schwimmers - zur Betätigung
einer Kolbenpumpe genutzt wird.
Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung kann
die Anlage zur Feldbewässerung, zur Viehtränke oder zu
anderweitigen Wasserversorgungen eingesetzt werden.
Nach einer anderen zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung
kann die Anlage zum Ingangsetzen von Wasserkreisläufen
dienen, die z. B. zur Fischzucht oder -mast mit dazugehö
riger Wasserregenerierung genutzt wird.
Nach weiteren zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung
kann die Anlage zum Ingangsetzen von Flüssigkeitskreis
läufen dienen, die z. B. zur Naßtrennung von Teilchengemischen
oder Laugungs-, Lösungs-, Fermentations- oder Waschprozessen
usw. oder zum Wärmetransport zwischen Wärmetauschern ge
nutzt werden.
Die Vorteile der Erfindung bestehen in der direkten, d. h.,
ohne Zwischenschaltung von Kraft- und Arbeitsmaschinen
ablaufenden Umwandlung von Sonnenenergie in äußere Arbeit,
in der einfachen von rotierenden Elementen freien und - hinsichtlich der Instandhaltung - anspruchslosen mit handwerk lichen Mitteln beherrschbaren Anlagentechnik,
in der Verwendung von Luft als Arbeitsmedium und in dem erfindungsgemäß selbsttätig ablaufenden Ausgleich von Arbeitsmediumsverlusten aus der Umgebungsatmosphäre.
in der einfachen von rotierenden Elementen freien und - hinsichtlich der Instandhaltung - anspruchslosen mit handwerk lichen Mitteln beherrschbaren Anlagentechnik,
in der Verwendung von Luft als Arbeitsmedium und in dem erfindungsgemäß selbsttätig ablaufenden Ausgleich von Arbeitsmediumsverlusten aus der Umgebungsatmosphäre.
Diese Vorteile weisen die anderen bereits bekannten Kon
struktionen und Erfindungen zur Flüssigkeitsförderung mit
Sonnenenergie nicht auf.
Bei ihnen wird die Sonnenenergie mit Hilfe von Dampfer
zeugung in äußere Förderarbeit umgewandelt, entweder indem
Wasser mit durch Parabolspiegel gebündelten Sonnenstrahlen
oder indem niedrigsiedende Stoffe (z. B. Freone, Butan,
Ammoniak) in Sonnen-Flachkollektoren verdampft werden.
Mit den auf diese Weise gebildeten Dämpfen werden entweder
Membran- oder Kolbenmotoren oder Turbinen angetrieben,
die dann zum Teil unter Zwischenschaltung weiterer Kraft-
und Arbeitsmaschinen (Turbine - Getriebe - Elektrogene
rator - Elektromotor) die eigentliche Förderpumpe an
treiben, und es wird - im Falle der niedrigsiedenden Arbeits
medien ausnahmslos - der Dampf nach dem Verlassen der Kraft
maschine kondensiert und erneut in den Verdampfer einge
speist (Kreisprozeß).
Solche Anlage werden in folgenden Patentschriften be
schrieben:
FR 78 16 718
DE-OS 28 42 181
DE-OS 31 37 937
DE-OS 33 36 407
DE-OS 33 40 119
DE-OS 35 23 627
DE-OS 35 26 605.
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DE-OS 35 26 605.
Sie haben gemeinsam den Nachteil,
daß die unvermeidlichen Spaltverluste ihrer Arbeitsmedien laufend ersetzt werden müssen und
daß sie in mehr oder weniger großen Umfang technisch hoch entwickelte Maschinen und Elemente enthalten.
daß die unvermeidlichen Spaltverluste ihrer Arbeitsmedien laufend ersetzt werden müssen und
daß sie in mehr oder weniger großen Umfang technisch hoch entwickelte Maschinen und Elemente enthalten.
Infolgedessen setzt ihre Nutzung beim Betreiber das Vorhanden
sein entsprechend hochentwickelter technischer Möglich
keiten zur Versorgung und Instandhaltung oder zumindest
einer funktionierenden Ersatzteil- und Betriebsstofflogistik
voraus. Diese Voraussetzungen dürften aber in den meisten
Entwicklungsgebieten nicht gegeben sein.
Dagegen kommt die erfindungsgemäße Anlage mit ihrer einfachen
Technik ohne industrielle Produkte aus und kann mit ein
fachen handwerklichen Mitteln instandgehalten werden.
Sie ist deshalb zur Anwendung in den sonnenreichen Breiten
der Erde insbesondere dort geeignet, wo noch industrielle
Rückständigkeit vorliegt.
Anhand des Bildes 1, in dem schematisch als Beispiel die
zum Verständnis wesentlichen Teile einer erfindungsgemäßen
Anlage dargestellt sind, wird die Erfindung näher erläutert.
Durch die geöffnete Lamellenblende, die den Windkessel W
überspannt, treffen Sonnenstrahlen auf W auf und erwärmen
die darin eingeschlossene Luft.
Infolgedessen steigt der Druck in W und in dem mit ihm
über Luftleitung L 1 verbundenen Verdrängungsraum E an.
Schwimmer S 3, dessen Druckkammer über Luftleitung L 2
ebenfalls mit W in Verbindung steht, steigt und schließt A.
Gleichzeitig wird die in E vorhandene Flüssigkeit in das
Gehäuse von S 1, das über D mit E verbunden ist und in
den Rohrbogen H gedrückt. Infolgedessen steigt S 1 auf
und der mit ihm verbundene Pumpenkolben führt eine Hub
bewegung aus, so daß aus dem in eine Quelle tauchenden
Pumpenschacht Flüssigkeit nach oben gefördert wird.
Im Verlauf des weiteren Druckanstieges schlägt S 1 an seinen
Gehäusedeckel (oder eine andere mechanische Hubbegrenzung)
an, wodurch der Arbeitshub beendet wird. Sobald der ab
diesem Zeitpunkt immer noch weiter steigende Druck den
durch die Höhe des Rohrbogens H vorgegebenen Wert erreicht
hat, läuft Flüssigkeit aus E in das Gehäuse von S 2 über.
Dadurch werden S 2 gehoben und die über W befindliche
Lamellenblende geschlossen. Im nunmehr abgeblendeten W
setzt - mit einer gewissen durch die Wärmespeicherung des
Windkesselmaterials bedingten Phasenverschiebung - die
Abkühlung ein. Während der Überdruck- bzw. Aufheizphase
ist S 4 mit dem Flüssigkeitsspiegel in E soweit gefallen,
daß er - unmittelbar nachdem die Lamellenblende über W
geschlossen worden ist - M betätigt, das daraufhin eine
gewisse Menge Luft aus W ins Freie abbläst.
Infolgedessen sinkt der Überdruck geringfügig ab, der
Flüssigkeitsspiegel in E steigt entsprechend an und S 4
gibt M frei, das vom restlichen Überdruck wieder geschlossen
wird. Die weitere Verminderung des Überdruckes verläuft
analog zur Abkühlung.
Dabei fließt - wie auch schon während der Betätigung des
Ventiles M - die in das Gehäuse von S 1 verdrängte Flüssig
keit über D nach E zurück.
Sobald der Überdruck einen vorgegebenen Restwert unterschreitet
(z. B. 40 mm Ws), öffnet S 3 das Auslaßventil A, wodurch
die vorher aus E über H in das Gehäuse von S 2 gelangte
Flüssigkeit über L 3 abfließt, in das Gehäuse von S 1
hinein und von dort - durch die Drosselrückschlagklappe D
verzögert - nach E.
S 2 senkt sich im Zuge dessen auf seine Ausgangsposition
und die Lamellenblende wird geöffnet. Auf W treffen zu
diesem Zeitpunkt erneut Sonnenstrahlen auf und der beschriebene
Prozeß beginnt nach einer gewissen - wiederum durch die
Wärmekapazität des Kesselmaterials bedingten - Phasenver
schiebung von vorn und führt zum nächsten Arbeitshub der
Kolbenpumpe.
Auf diese Weise können eine Flüssigkeitsförderung aus tiefer
gelegener Quelle oder ein Flüssigkeitskreislauf durch Sonnen
strahlen selbsttätig in Gang gesetzt und solange aufrecht
erhalten werden, wie am Standort Sonnenschein herrscht.
Dies gilt auch für eine gemäß Anspruch 7 modifizierte
Anlagenausführung (Bild 2).
Claims (14)
1. Verfahren und Anlage zum Fördern von Flüssigkeiten, da
durch gekennzeichnet, daß die zum Betreiben notwendige
Energie insgesamt aus Sonnenstrahlen gewonnen wird.
2. Verfahren und Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet,
daß ein Lufttank (Windkessel W) über eine Luftleitung L 1 mit einem Verdrängungsraum E verbunden ist, in dem sich vor Beginn der Sonneneinstrahlung Flüssigkeit auf dem selben Niveau befindet wie in dem Gehäuse des Schwimmers S 1, das über eine Drosselrückschlagklappe D mit E verbunden ist und
daß Sonnenstrahlen die in W eingeschlossene Luft aufheizen und die so erzeugte Zustandsänderung zur Verdrängung von Flüssigkeit aus E zunächst in das Gehäuse von S 1 und sodann in das Gehäuse eines weiteren über Rohrbogen H mit E verbundenen Schwimmer S 2 hinein genutzt wird, so daß erst S 1 gehoben und von der mit ihm durch Ge stänge und Hebel verbundenen Kolbenpumpe P Flüssigkeit aus einer tiefer gelegenen Quelle nach oben gepumpt und danach von S 2 eine W überspannende Lamellenblende ge schlossen wird (Bild 1).
daß ein Lufttank (Windkessel W) über eine Luftleitung L 1 mit einem Verdrängungsraum E verbunden ist, in dem sich vor Beginn der Sonneneinstrahlung Flüssigkeit auf dem selben Niveau befindet wie in dem Gehäuse des Schwimmers S 1, das über eine Drosselrückschlagklappe D mit E verbunden ist und
daß Sonnenstrahlen die in W eingeschlossene Luft aufheizen und die so erzeugte Zustandsänderung zur Verdrängung von Flüssigkeit aus E zunächst in das Gehäuse von S 1 und sodann in das Gehäuse eines weiteren über Rohrbogen H mit E verbundenen Schwimmer S 2 hinein genutzt wird, so daß erst S 1 gehoben und von der mit ihm durch Ge stänge und Hebel verbundenen Kolbenpumpe P Flüssigkeit aus einer tiefer gelegenen Quelle nach oben gepumpt und danach von S 2 eine W überspannende Lamellenblende ge schlossen wird (Bild 1).
3. Verfahren und Anlage nach den gestellten Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Anlage automatisch
ein kontinuierlicher Wechsel zwischen Überdruck und
mit dem äußeren Luftdruck ausgeglichenem Druck herbei
geführt wird, indem durch die von S 2 bewirkte Schließung
der über W befindlichen Lamellenblende die Sonnenein
strahlung in W unterbrochen wird und
daß diese Unterbrechung beibehalten wird, bis die Temperatur im abgeblendeten W soweit gefallen ist,
daß der innere Druck nur noch vorzugsweise ca. 40 mm Ws über dem äußeren Luftdruck liegt und S 1 mit der Kol benpumpe auf das entsprechende Niveau abgesunken ist.
daß diese Unterbrechung beibehalten wird, bis die Temperatur im abgeblendeten W soweit gefallen ist,
daß der innere Druck nur noch vorzugsweise ca. 40 mm Ws über dem äußeren Luftdruck liegt und S 1 mit der Kol benpumpe auf das entsprechende Niveau abgesunken ist.
Bei Erreichen dieses Zustandes bewirkt erfindungsgemäß
automatisch ein anderer Schwimmer S 3, mit dem das
Auslaßventil A z. B. über Kipphebel und Gestänge ver
bunden ist, das Abfließen der im Gehäuse von S 2 befind
lichen Flüssigkeit über Rohrleitung L 3 in das Gehäuse
von S 1 hinein und infolgedessen das Absinken von
S 2 sowie das Öffnen der Lamellenblende, so daß wieder
Energieeinstrahlung in W einsetzt und der Druckanstieg
im System verbunden mit dem Arbeitshub der Kolbenpumpe
erneut beginnt.
Durch diesen erfindungsgemäß herbeigeführten Wechsel
zwischen Überdruck- und Ausgleichszuständen kann auto
matisch solange Flüssigkeit gefördert werden, wie am
Anlagenstandort Sonnenschein herrscht (Bild 1).
4. Verfahren und Anlage nach den gestellten Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet,
daß E und S 2 durch einen senkrechten Rohrbogen H ver bunden sind, mit dessen Höhe das für die gewünschte Hubhöhe von S 2 notwendige Überdruckniveau eingestellt wird,
daß die über W befindliche Lamellenblende an S 2 z. B. durch Gestänge und Kipphebel gekoppelt ist und
daß S 3 über eine Luftleitung L 2 ebenfalls mit W in Verbindung steht (Bild 1).
daß E und S 2 durch einen senkrechten Rohrbogen H ver bunden sind, mit dessen Höhe das für die gewünschte Hubhöhe von S 2 notwendige Überdruckniveau eingestellt wird,
daß die über W befindliche Lamellenblende an S 2 z. B. durch Gestänge und Kipphebel gekoppelt ist und
daß S 3 über eine Luftleitung L 2 ebenfalls mit W in Verbindung steht (Bild 1).
5. Verfahren und Anlage nach den gestellten Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß S 1 die Kolbenpumpe
in der Phase des Druckausgleiches von ihrem Eigengewicht
gesenkt werden.
6. Verfahren und Anlage nach den gestellten Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen vorhanden
sind, die eine selbsttätige Anpassung des Prozesses
der Anlage an die durch meteorotrope Einflüsse und
durch Tag- und Nachtschwankungen bedingten Zustands
änderungen der äußeren Atmosphäre bewirken.
Die Anpassung an steigende Außentemperaturen und/oder
fallende Außendrücke wird erfindungsgemäß erreicht,
indem am Ende der Aufheiz- und Überdruckphase - nachdem
die Lamellenblende von S 2 geschlossen worden ist -
ein in E befindlicher Schwimmer S 4 über ein innen
durch L 1 führendes Gestänge und einen in W befind
lichen Kipphebel ein Ventil M öffnet, bevor das gesamte
der Zustandsänderung entsprechende Volumen Flüssigkeit
aus E verdrängt wird.
Über M tritt dadurch eine bestimmte Menge Luft aus
W ins Freie aus, worauf der Verdrängungsvorgang zum
Stillstand kommt, S 4 mit dem Flüssigkeitsspiegel in
E geringfügig hochsteigt und M freigibt, das daraufhin
von dem in W immer noch herrschenden Überdruck wieder
geschlossen wird. Auf diese Weise werden erfindungs
gemäß die zur Entwicklung der nachfolgenden Ausgleichs-
und Überdruckphasen in W erforderlichen Temperaturen
schrittweise erhöht, bis infolge der höher gewordenen
Temperaturdifferenz zwischen W und Außenatmosphäre
die Abkühlung im abgeblendeten Zustand so schnell verläuft,
daß die den Flüssigkeitsspiegel in E absenkende Expan
sion bereits zum Stillstand kommt, bevor M durch S 4
betätigt werden kann.
Die außerdem notwendige Anpassung an sinkende Außen
temperaturen und/oder steigende Außendrücke tritt er
findungsgemäß durch das in W befindliche Ventil M ein,
das selbsttätig öffnet, falls der Innendruck - z. B.
nachts oder während der Ausgleichsphase - unter den
Außendruck sinkt und das selbsttätig wieder schließt,
wenn der Druckausgleich mit außen hergestellt ist
(Bild 1).
7. Verfahren und Anlage nach den gestellten Ansprüchen,
dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Steuerung
der erfindungsgemäßen Prozeßschritte - anstatt in der
in den Ansprüchen 2 bis 4 beschriebenen Weise - mit
Permanentmagneten PM durchgeführt wird, indem der
Schwimmer S 1, an dessen Stange neben der Kolbenpumpe
nunmehr auch die über W befindliche Lamellenblende
angeschlossen ist, in der Überdruckphase von einem
unteren PM solange in seinem unteren Totpunkt gehalten
wird, bis der obere Sollwert des Überdruckes erreicht
ist und S 1 - infolge des analog zum Überdruck in der
Schwimmerkammer gewachsenen Auftriebes - vom unteren
PM abreißt und den vorgesehenen Hub unter Betätigung
der Kolbenpumpe und Schließung der Lamellenblende ausführt,
um sodann von einem oberen PM - während der durch den Hub
erfindungsgemäß eingeleiteten Ausgleichsphase - festge
halten zu werden, bis der Überdruck in W-E auf den unteren
Sollwert gefallen ist.
Zu diesem Zeitpunkt reißt S 1 durch sein und der Kolben
pumpe Eigengewicht vom oberen PM ab, sinkt mit der Pumpe
auf den unteren Totpunkt zurück und öffnet die Lamellen
blende wieder, wodurch die bereits beschriebene Folge
der Prozeßschritte erneut ausgelöst wird.
Auf diese Weise können, falls z. B. die wirtschaftlich-
technischen Gegebenheiten es ermöglichen, die Anlagenteile
S 2, H, L 2, S 3 (mit Gestänge und Kipphebel), A, L 3
und D (Bild 1) durch die Permanentmagnete ersetzt werden
(Bild 2).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873740387 DE3740387A1 (de) | 1987-11-28 | 1987-11-28 | Fluessigkeitspumpe mit differenzdruckgesteuertem pneumatischem sonnenenergieantrieb |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873740387 DE3740387A1 (de) | 1987-11-28 | 1987-11-28 | Fluessigkeitspumpe mit differenzdruckgesteuertem pneumatischem sonnenenergieantrieb |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3740387A1 true DE3740387A1 (de) | 1989-06-08 |
Family
ID=6341479
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19873740387 Withdrawn DE3740387A1 (de) | 1987-11-28 | 1987-11-28 | Fluessigkeitspumpe mit differenzdruckgesteuertem pneumatischem sonnenenergieantrieb |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3740387A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4417066A1 (de) * | 1994-05-14 | 1995-11-16 | Sigmund Kunststoff Gmbh | Spülvorrichtung |
-
1987
- 1987-11-28 DE DE19873740387 patent/DE3740387A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4417066A1 (de) * | 1994-05-14 | 1995-11-16 | Sigmund Kunststoff Gmbh | Spülvorrichtung |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |