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Dokumentenidentifikation DE102005030683A1 11.01.2007
Titel Solarmotor zur Stromerzeugung
Anmelder Schaper, Rudolf, 24159 Kiel, DE
Erfinder Schaper, Rudolf, 24159 Kiel, DE
DE-Anmeldedatum 29.06.2005
DE-Aktenzeichen 102005030683
Offenlegungstag 11.01.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 11.01.2007
IPC-Hauptklasse F03G 6/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F01K 27/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   
Zusammenfassung Vorliegende Erfindung arbeitet mit Flachkollektoren als Dampferzeuger und mit einer sehr einfachen, an den Kollektor angepassten neuartigen Dampfmaschine.
Diese sind in der Herstellung kostengünstiger als Brennspiegel, Rinnenkollektoren und/oder Membran-Brennspiegel mit Stirling-Motor.
Es wird voraussichtlich ein Wirkungsgrad von 20% (elektrisch) erreicht und die Abwärme kann für Ein- und Mehrfamilienhäuser zusätzlich in sonnigen Herbst-, Winter- und Frühjahrszeiten kostenlos genutzt werden.
Die Lösung der technischen Aufgabe wird dadurch erreicht, dass: 1. der Dampferzeuger des Solarmotors aus einem metallenen Flachbehälter besteht, der in einen Sonnenkollektor eingebaut ist und in dem sich relativ zum Aufnahmevolumen der Dampfmaschine eine bestimmte Menge destilliertes Wasser befindet, 2. der so erzeugte Dampfdruck den Kolben im Dampfmaschinenzylinder bis zu dessen Endpunkt bewegt und dabei die Kolbenstange herausdrückt, 3. die Kolbenstange, außerhalb des Dampfmaschinenzylinders mit eingesägten Stahlzähnen versehen, sich durch die rechte Bohrung hinausbewegt, mit den Stahlzähnen in ein entsprechend angebrachtes Zahnrad fasst und dieses dadurch in eine drehende Bewegung versetzt.
Das das Zahnrad an eine Drahtseiltrommel angeschweißt ist, wickelt diese mit der Bewegung des Zahnrads das Drahtseil auf und letzteres zieht dadurch einen schweren Betonklotz hoch.
Wenn der Betonklotz nach tausendfacher Bewegung des Kolbens der Dampfmaschine hochgezogen ist, wird ...

Beschreibung[de]

Die Erfindung ist eine Dampfmaschine, die in ihrer Einfachheit und ihrer angepassten Koppelung an solare Dampferzeugung neuartige Möglichkeiten der Stromerzeugung eröffnet.

Damit Sonnenkollektoren zur Dampferzeugung nicht zu viel Kollektorfläche beanspruchen, bietet sich eine Dampferzeugung mit geringtsmöglicher Wassereinbringung auf großer metallener Erhitzerfläche an.

Der erste Solarmotor -von M. Mouchot 1866 erfunden- verwendete einen konischen Brennspiegel, der auf seiner Achse Sonnenstrahlen bündelte und so Dampf für eine Dampfmaschine erzeugte(Quelle s.u.*).

Ein 1985 von der deutschen Industrie vorgestellter Solarmotor mit Membranbrennspiegel (17m Durchmesser) und Stirling-Motor erreicht -bei einem Wirkungsgrad von 27%-50 kW Stromgewinn pro Stunde.(Quelle s.u.*)

Vorliegender Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen in der Herstellung kostengünstigeren Solarmotor mit ähnlichem Wirkungsgrad wie der von 1985 zu erreichen, da Stirling-Motor und Membranbrennspiegel äußerst aufwendige und entsprechend teuere Bauteile für einen Solarmotor sind.

Vorliegende Erfindung arbeitet mit Flachkollektoren als Dampferzeuger und mit einer sehr einfachen, an den Kollektor angepassten Dampfmaschine.

Diese sind in der Herstellung kostengünstiger als Brennspiegel, Rinnenkollektoren und/oder Membran-Brennspiegel mit Stirling-Motor.

56 m2 Flachkollektoren haben 1904 eine 4,5 kW Dampmaschine gespeist; dieser Solarmotor erreichte offensichtlich nur einen geringen Wirkungsgrad von etwa 9% elektrischer Leistung. (*Quelle:R.Weber"Erneuerbare Energie"Olynthus-Verlag 5.208)

Da vorliegende Erfindung einen speziellen Flachkollektor mit neuartiger angepasster Dampfmaschine verwendet, wird voraussichtlich ein Wirkungsgrad von 20% (elektrisch) erreicht und die Abwärme kann für Ein- und Mehrfamilienhäuser zusätzlich in sonnigen Herbst-, Winter- und Frühjahrszeiten kostenlos genutzt werden.

Dieses Ziel (Problemlösung) wird durch die im Patnetanspruch 1-9 aufgeführten Merkmale gelöst.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung 1 dargestell und wird im Folgenden näher beschrieben:

Es zeigen:

1 Dampferzeuger

2 Sonnenkollektorkasten

3 verglaste Öffnung zur Sonne

5 solarer Schwarzlack

6 Dampfmaschine

7 linke Bohrung für Dampfeinlass

8 rechte Bohrung für Kolbenstange

9 Kolben

10 Kolbenstange

11 Kolbenstange außerhalb der Dampfmaschine

12 eingesägte Stahlzähne

13 Zahnrad

14 Drahtseiltrommel

15 Drahtseil

16 Betonklotz

17 Rückdrehungssperre

18 Stromgenerator

19 Dampfmaschinenzylinder/Stahlrohr

20 am Ende des Dampfmaschinenzylinders angekommener Kolben nach Dampfzufuhr

21 Bohrung für Rückführungsrohr

22 Rückführungsrohr in den Dampferzeuger

23 Überdruckventil

24 Druckfeder in Hülse

25 Ständerwerk

Die Aufgabe der Erfindung wird, wie aus Zeichnung 1 zu ersehen ist, dadurch gelöst, dass der Dampferzeuger (1) aus einem metallenen Flachbehälter besteht, der für eine 1kW-starke Dampfmaschine (6) etwa 3m2 Fläche besitzt und 1cm hoch ist.

Der Flachbehälter (1) ist in einen passenden Kasten (2) gesetzt, von unten mit Dämmmaterial abgedämmt und obenauf mit solarem Schwarzlack (5) bestrichen. Der Kasten hat eine verglaste Öffnung zur Sonne (3).

Die Dampfmaschine besteht aus einem drucktauglichen Stahlrohr (19), das an seinen Längsenden jeweils eine Bohrung besitzt (7, 8). Über ein Rohr vom Dampferzeuger zur Dampfmaschine wird durch die linke Bohrung der Dampf in die Dampfmaschine gedrückt, wobei der Dampfdruck den Kolben (9) quer durch den Dampfmaschinenzylinder (19) bis zum anderen Ende (20) drückt.

Die Kolbenstange, außerhalb des Dampfmaschinenzylinders (11) mit eingesägten Stahlzähnen(12) versehen, bewegt sich wegen des Dampfdrucks durch die rechte Bohrung (8) hinaus, fasst mit den Stahlzähnen in ein entsprechend angebrachtes Zahnrad (13) und versetzt dieses dadurch in eine drehende Bewegung.

Da das Zahnrad an eine Drahtseiltrommel (14) angeschweißt ist, wickelt diese mit der Bewegung des Zahnrads das Drahtseil (15) auf und letzteres zieht dadurch einen schweren Betonklotz (16) hoch.

Wenn der Betonklotz nach tausendfacher Bewegung des Kolbens der Dampfmaschine hochgezogen ist, wird eine eingebaute Rückdrehungssperre (17) elektronisch entriegelt, der Betonklotz von der irdischen Schwerkraft nach unten gezogen und der ebenfalls an das Zahnrad (13) angeschlossene Stromgenerator (18) dadurch in Bewegung gesetzt und Strom erzeugt.

Damit der Kolben sich hin und her bewegen kann, muss die Dampfrückführung in den Dampferzeuger gewährleistet sein.

Dies ist erfindungsmäßig dadurch gelöst, dass, wenn der Kolben am Ende des Dampfzylinders angekommen ist, der gesamte Dampf aus dem Dampferzeuger durch den Dampfzylinder durch eine entsprechende 3. Bohrung in ein Rückführungsrohr (22) läuft, das oberhalb des Dampferzeugers angebracht ist.

Über das zum Dampferzeuger von oben abfallende Rückführungsrohr fließt das abgekgühlte Wasser-Dampfgemisch aus dem Dampfmaschinenzylinder heraus, sammelt sich im dafür dimensionierten Rückführungsrohr bis das Wasser im Dampferzeuger gänzlich verdampft ist und über das sinnvoll eingestellte Überdruckventil (23) fließt es in den Dampferzeuger wieder rein.

Vermittels einer relativ leicht gängigen Druckfeder (24) am Ende der Zahnstange (11) wird der Dampfmaschinenkolben in der kurzen Pause bis zur Öffnung des Überdruckventils (23) in den Dampfmaschinenzylinder (19) bis zur Ausgangsstellung zurückgedrückt (eventuell elektronisch) und damit der Antriebskreislauf geschlossen.


Anspruch[de]
Solarmotor zur Stromerzeugung, dadurch gekennzeichnet, dass

1. der Dampferzeuger des Solarmotors aus einem metallenen Flachbehälter besteht, in dem sich relativ zum Aufnahmevolumen der Dampfmaschine eine bestimmte Menge destilliertes Wasser befindet.

2. der Dampferzeuger durch Einbau in einen Kasten mit verglaster Öffnung zur Sonne hin und Bestreichen des Flachbehälters mit solarem Schwarzlack erhitzt wird.

3. die Dampfmaschine aus einem drucktauglichen Stahlrohr besteht, das an beiden Längsenden jeweils eine Bohrung besitzt, wobei auf der einen Seite sich der Dampf reindrückt und auf der anderen Seite ein innerer Kolben die Kolbenstange herausdrückt.

4. an der Kolbenstange außerhalb des Stahlrohrs zahnstangenmäßig Stahlzähne eingesägt sind, die in ein separat montiertes Zahnrad greifen und die dieses Rad bei Dampfdruck vorwärts drehen.

5. das unter Punkt 4 erwähnte Zahnrad an eine Trommel angeschweißt ist, die mit der Bewegung des Zahnrads ein Drahtseil aufwickelt, das an einen entsprechend schweren Betonklotz angebunden ist und das diesen nach oben zieht.

6. wenn der Betonklotz hochgezogen ist, eine eingebaute Rückdrehungssperre des Zahnrads elektronisch entriegelt wird, der Betonklotz von der irdischen Schwerkraft nach unten gezogen wird und damit einen ebenfalls an das Zahnrad angeschlossenen Stromgenerator antreibt.

7. wenn der Kolben am Ende des Dampfmaschinenzylinders angekommen ist, der gesamte Dampf aus dem Dampferzeuger durch eine entsprechende 3.Bohrung im Dampfmaschinenzylinder in ein Rückführungsrohr läuft, das oberhalb des Dampferzeugers angebracht ist.

8. über das zum Dampferzeuger von oben abfallende Rückführungsrohr, das abgegekühlte Wasser-Dampfgemisch aus dem Dampfmaschinenzylinder herausfließt und über ein sinnvoll eingestelltes Überdruckventil in den Dampferzeuger wieder reinfließt.

9. vermittels einer relativ leicht gängigen Druckfeder am Ende der Kolbenstange der Dampfmaschinenkolben in der sehr kurzen Pause -bis zur Öffnung des in Patentanspruch 9 erwähnten Überdruckventils – in den Dampfmaschinenzylinder bis zur Ausgangsstellung zurückgedrückt wird (eventuell elektronisch) und damit der Antriebskreislauf geschlossen wird.






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