DE3016474A1

DE3016474A1 - Von der strahlungsenergie der sonne getriebene pumpe

Info

Publication number: DE3016474A1
Application number: DE19803016474
Authority: DE
Inventors: Ari Dipl.-Ing. Turku Elo; Jorma Dipl.-Ing. Raisio Poikonen
Original assignee: Elomatic Oy
Current assignee: Elomatic Oy
Priority date: 1978-11-13
Filing date: 1980-04-29
Publication date: 1981-11-05
Also published as: GB2075176B; FI62587C; FI62587B; US4390325A; GB2075176A; FI783447A; SE440122B; SE8003289L

Description

Elomatic Oy

Von der Strahlungsenergie der Sonne getriebene Pumpe

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine von der Strahlungsenergie der Sonne getriebene Pumpe, in welcher die Strahlungsenergie mit Hilfe einer durch die Wirkung der Strahlungswärme verdunstbaren Flüssigkeit in mechanische Energie umgewandelt wird und in welcher Pumpe es eine die Strahlung absorbierende Fläche und einen Schalenteil gjut, dessen Innenraum· von einer hin und zurück bewegbaren, biegsame und elastischen Membrane in. zwei Teile eingeteilt ist, von welchen Teilen der eine den Einsaugeraum bildet, in den die zu pumpende Flüssigkeit während der Einsaugephase eingesaugt wird ^ indem die Membrane sich so bewegt, dass der Einsaugeraum ausgedehnt wird, und welcher Einsaugeraum mit einer ein Ventil aufweisenden Einsaugeöffnung in Verbindung steht, welches Ventil die Strömung nur in den Einsaugeraum hinein zulässt, und welcher Einsaugeraum mit einer ein anderes Ventil aufweisenden Ablauföffnung in Verbindung steht, welches andere Ventil die Strömung nur aus dem Einsaugeraum hi-naus zulässt.

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Von früher her kennt man mit der Sonnenenergie wirksame Pumpveranstaltungen, bei welchen die Sonnenenergie zunächst in Elektrizität umgewandelt wird, welche weiter eine normale Pumpe treibt. Andererseits kennt man Pumpen, bei welchen Dampf durch die Vermittlung eines. Kolbens die die Pumpe treibende Bewegung erzeugt; die Erzeugung des Dampfes kann dabei auch durch Heizung mit der Sonnenstrahlung verwirklicht werden. Man kennt auch eine Vorrichtung, bei der ein mit Dampf bewegbarer Kolben eine darunter gelegene Flüssigkeit drückt, deren Strömung eine in der Vorrichtung befindliche Membrane ausspannt. Eine Bewegung der Membrane hin und zurück veranstaltet das Saugen des Wassers aus dem Brunnen. Ein Nachteil der oben genannten Lösungen ist die komplizierte und kostspielige Konstruktion der Vorrichtungen.

Die Pumpe gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein dicht geschlossener Verdunstungsraum, der eine verdunstbare Flüssigkeit enthält, zwischen der Schale und der Membrane gegen die Membrane verlegt ist, wobei der Dampf-druck der verdunstbaren Flüssigkeit die Membrane direkt bewegt. Gemäss einer Ausführung ist die Aussenschale der Vorrichtung beim die verdunstbare Flüssigkeit enthaltenden Raum durchsichtig wobei sie den Eintritt der Sonnenstrahlung zulässt, und die elastische Membrane, die die Vorrichtung in zwei Räume einteilt, einerseits weist eine die Strahlung gut aufnehmende .Fläche und Farbe auf und andererseits ist Wärme isolierend.

Ein Vorteil im Vergleich zu den von früher her bekannten Lösungen ist die einfache Konstruktion und dadurch die niedrigen Herstellungskosten der Vorrichtung.

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher beschrieben, worin

Figur 1 eine geschnittene Seitenansicht einer Ausführungsform der Pumpe gernäss der Erfindung darstellt, Figur 2 schematisch als geschnittene Seitenansicht eine Pumpe gemäss der Erfindung darstellt, bei welcher zwei Einheiten gemäss der Figur 1 zusamrnengeschaltet sind,

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ORIGINAL· IMSPECTED

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Figur 3 als Seitenansicht eine andere Ausführung^form der Pumpe gemäss der Erfindung teilweise als geschnitten darstellt.

Figur 4 als Seitenansicht eine Pumpe darstellt, bei welcher zwei Einheiten gemäss der Figur 3 zusammengeschaltet und in ein Traggestell angeordnet sind,

Figur 5 als von vorne betrachtet die Pumpe der Figur ¹J darstellt,

Figur 6 in grösserem Massstab die Einzelheit X der Figur 5 darstellt,

Figur 7 die Einzelheit der Figur 6 als Seitenansicht darstellt, Figur 8 als Perspektivansicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung darstellt,

Figur 9 als vom Ende betrachtet eine AusfUhrungsform der Erfindung darstellt,

Figur 10 die Pumpe der Figur 9 als von oben betrachtet darstellt Figur 11 eine Querschnittsansicht einer der Einheiten der Pumpe- d Figuren 9 und 10 in grösserem Massstab darstellt, Figur 12 eine alternative Lösung für die Lösung der Figur darstellt,

Figur 13 die Einheit der Figur 12 in der anderen Phase darstellt Figur 1*1 eine Lösung für das Verschieben des bei der Pumpe zu verwendenden Schirms schematisch darstellt, und Figur 15 eine andere Alternative für das Verschieben des Schirms schematisch darstellt.

In der Figur 1 ist eine Pumpeneinheit dargestellt, die aus einem durchsichtigen oberen Teil 10 der Aussenschale, aus einem unteren Teil 2 der .Schale und aus einer Membrane 3 besteht, welche durch Befestigungsmittel 4 miteinander verbunden sind. An den unteren Teil 2 der Schale schliessen sich eine Einsaugeöffnung und eine Drucköffnung 6 sowie darin gelegene Ventile 7 und 8 des RUckschlagtyps an. Im Raum 28 zwischen der Schale 10 und der Membrane 3 gibt es Flüssigkeit 9. Die Pumpe arbeitet wie folgt: Die Einsaugeöffnung 5 wird durch ein Rohr mit dem zu pumpenden Medium und die Drucköffnung mit dem Anwendungsgegenstand verbunden. Die Sonne heizt durch die Schale 10 die Membrane, die Strahlung gut absorbiert, wobei ein .beträchtlicher Teil der Strahlung als Aufwärmung

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ORIGINAL INSPECTED

der Oberfläche der Membrane gewonnen wird. Aus der Oberfläche der Membrane geht die Wärme in die Flüssigkeit 9 über, welche zu verdunsten beginnt. Das Verdunsten geht weiter, bis die Membrane nach unten gegen die Schale 2 gedruckt worden ist. Beim Sinken entleert, die Membrane 3 den zwischen der Membrane und der Schale 2 bleibenden Raum 29 durch die Ablauföffnung und das Ventil 8, indem das Ventil 7 der Einsaugeöffnung 5 geschlossen ist. In der Nachtzeit kühlt die Aussenluft durch die Schale 10 die verdunstete Flüssigkeit 9 und diese beginnt si in Flüssigkeit zu kondensieren. Dabei beginnt die Membrane zu steigen und sie saugt beim Steigen · durch die öffnung 5 und das Ventil 7 das zu pumpende Medium in den unteren Raum 29 ein. Das Steigen der Membrane geht weiter, bis alle Flüssigkeit 9 wieder kondensiert worden ist. Das Ventil 8 der Drucköffnung bleibt durch die Wirkung des Einsaugens geschlossen. Weil die von der Pumpe verlangte Kühlung während der Nacht stattfindet, ist die Dauer der Tätigkeitsperiode 24 Stunden.

In der Figur 2 wird eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Einheiten paarweise zusammengeschaltet und durch die folgenden Teile komplettiert sind: Schale 1 und Dichtung Einlauföffnung 12, Ablauföffnung 13, Ventile Ik und 15, die Einsaugeöffnungen verbindendes Einsaugerohr 16, Zwischenrohre 17 und ein die Drucköffnungen verbindendes Rohr 18. Die 'Schale 10 ist kugelsegmentförmig und oberhalb des oberen Teils 1 der Schale auf einer Entfernung hiervon verlegt. Die Spalte zwischen der äusseren Oberschale 10 und der inneren Oberschale 1 ist mittels der Dichtung 11 abgedichtet worden. Die äussere Oberschale weist eine mit dem Ventil I¹I ausgerüstete .Einlauföffnung 12 und eine mit dem Ventil 15 ausgerüstete Ablauföffnung 13 auf-.

Das Einsaugerohr 16 führt zur Einsaugeöffnung 5 der beiden Einheiten. Die Drucköffnung 6 jeder Einheit ist über Zwischenrohre 17 mit der Einlauföffnung 12 der anderen Einheit verbunden. Die Ab lauf öffnungen der beiden Einheiten, sind mit dem Ablaufrohr 18 verbunden.

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Die Arbeit der Pumpe erfolgt bei dieser Ausführungcform grundsätzlich in .derselben Weise wie bei einer einzelnen Einheit. Der Unterschied liegt darin, dass das von der einen Einheit gepumpte Wasser aus der Drucköffnung 6 der betreffenden Einheit in den Raum 30 zwischen der oberen Schale 10 und der Schale 1 der anderen Einheit läuft und die Kühlung ausführt, wobei in dieser Einheit die Einsaugepnase stattfindet, indem die andere Einheit sich in der Druckphase befindet. Das Pumpenpaar arbeitet ständig mit einer von der Strahlungsleistung der Sonne abhängigen Geschwindigkeit so, dass die Einsauge- und die Druckphasen aufeinander folgen so dass, wenn die eine Einheit sich in der Druckphase befindet, die andere sich in der Einsaugephase befindet.

In der Figur 3 wird eine Pumpeneinheit dargestellt, die so ausgeformt ist, dass die Mittelteile der oberen und unteren Schalen der kugelsegmentförmigen Einheit der Figur 2 gegeneinander gedrückt und die Mittelteile der Schalen aneinander mi' einem Befestigungsorgan, z.B. einem Bolzen, befestigt worden sind, wobei die Räume zwischen den Schalen und der Membrane ringförmig sind. In dieser Weise kann die Einheit steifer gemacht werden als die Einheiten gemäss der Figuren 1 und 2.

Die Figuren .4 und 5 stellen eine Konstruktion dar, in der an eine Rahmenscheibe 20 zwei Einheiten 21 und 22 gemäss der Figur 3 befestigt sind. Die Einheiten sind miteinander durch Leitungen (nicht in der Figur' dargestellt) gemäss dem Grundsatz der Figur 2 zusammengeschaltet. Die Einheiten 21 und 22 sind an die Scheibe 20 so befestigt, dass die oberen Schalen 1 und 10 der einen Einheit sich auf derselben Seite der Scheibe befinden wie die untere Schale 2 der anderen Einheit. Die Scheibe 20 ist an ein Traggestell 2¹J auf Achszapfen 23 und 23' gelagert so, dass die Scheibe um ihre zwischen den Einheiten 21 .und 22 symmetrisch laufende Drehachse umlaufen kann. Der eine Achszapfen 23 weist ein Sperrad 25 auf, das zusammen mit einer von einer Zugfeder 26 beladenen Sperrklinke 27 wirksam ist. Das Einsaugerohr 16 is über den einen Achszapfen und das Ablaufrohr 18 über den anderen Achszapfen geführt worden.

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Die Vorrichtung wird zur Sonnenstrahlung A derartig gerichtet, dass die obere Schale 10 der in der unteren Stellung befindlichen Einheit 22 der Sonne zu gerichtet und die obere Schale 10 der in der oberen Stellung befindlichen Einheit 21 von der Sonne weg gerichtet ist. Wenn die verdunstende Flüssigkeit der Einheit 22 jetzt durch die Vermittlung der Membrane 3 Wasser in den Kühlraum zwischen den Schalen 10 und 1 der Einheit 21 drückt, wird die verdunstbare Flüssigkeit in der Einheit 21 gekühlt und kondensiert, wobei die Einheit 21 in die Einsaugephase gelangt. Während der Einsaugephase nimmt ihr Gewicht zu, wenn der Einsaugeraum mit der zu pumpenden Flüssigkeit gefüllt wird. Die Sperrklinke 27 verhindert aber das Sinken der Einheit 21, bis das von ihrem Gewicht erzeugte Moment das Moment der Federkraft 26 übersteigt. Dann dreht sich die Vorrichtung in der Richtung des Pfeils B und die Einheit 21 sinkt und die Einheit 22 steigt auf und gelangt ihrerseits in die Einsaugephase. Durch die Drehbewegung wird veranstaltet, dass die die Strahlung sammelnde Fläche der in der Kühl- und Einsaugephase befindlichen Einheit von der Sonne weg gerichtet ist und die Kühlung somit effektiver ist.

Figur 8 stellt noch eine weitere alternative Konstruktion dar. Die Schalenteile 1, 2 und 10 sind aus wellenförmiger Scheibe hergestellt, wobei die Scheiben 2 und 10 so gegeneinander angeordnet sind, dass zwischen ihren Wellenkämmen ein von der Membrane 3 geteilter Raum bleibt. Die Scheiben 1 und 10 sind aufeinander auf einer Entfernung voneinander so angeordnet, dass.zwischen ihnen ein Raum 30 für das Kühlwasser bleibt. Die Vorrichtung ist in der Längsrichtung in zwei Teile eingeteilt.worden, und die Teile sind durch Leitungen (nicht in der Figur dargestellt) gemäss der Figur 2 zusammengeschaltet worden. Die Konstruktion ist sehr einfach herzustellen und die' Grosse der Vorrichtung kann je nach dem Bedarf gewählt werd

Nachstehend werden für die Vorrichtung gemäss der Erfindung geeignete Materialien erläutert.

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Wenn eine durchsichtige obere Schale 10 verwendet wird, muss das Material die Wärmestrahlung der Sonne gut durchlassen. Ausserdem muss das Material beständig sein, und seine Schlag-, Druck- und Wärmefestigkeitseigenschaften und chemische Beständigkeit müssen geeignet sein. Auch die Herstellungstechnik und der Materialpreis stellen ihre Forderungen. Geeignete Schalenmaterialien sind u.a. Polymethylakrylat und Polykarbonat, die durchsichtig sind. Das vorige besteht den Sonnenschein sehr gut, beim letzteren kommen einigermassen Sprödigkeit und Parbenveränderungen vor.

Die die Wärmestrahlung absorbierende Membrane muss elastisch sein, so dass ihre Form sich den Druckveränderungen anpasst, und die Membrane muss eine gute Fähigkeit haben, die Strahlung zu absorbieren. Die am besten geeignete Farbe der Membrane ist also schwarz. Ausserdem muss die Membrane Wärme isolieren, so dass die absorbierte Wärme in den unterhalb der Membrane gelegenen Wasserraum nicht gelangt. Eine Konstruktion mit geschlossenen Zellen ist gut als Isolierung tätig. Das Material muss die Flüssigkeit chemisch aushalten, die als verdunstbarer Stoff verwendet wird. Ausserdem muss das Material als Dichtung tätig sein, so dass der verdunstende Stoff sogar als Dampf das Material nicht durchdringen kann. Auch Strahlungsbeständigkeit ist notwendig. Ein geeignetes Membranmaterial ist die von 'der Firma Ikas Oy unter dem Namen "Armaflex" gelieferte schwarze Membrane. Das Material hält Temperaturen von -^O bis +85⁰C aus. Eine geeignete Membrandicke ist z.B. 3 bis 6 mm. Eine andere geeignete Alternative ist ein 1 bis 2 mm' dicker Ni.trilkautschuk, unterhalb dessen irgendein wärmeisolierendes Material vorkommt.

Als verdunstbarer Stoff können z.B. Kohlenwasserstoffe, wie z.B. Pentan, Hexan oder Heptan, verwendet werden. Auch andere leicht verdunstbare Flüssigkeiten mit geeigneten chemischen Eigenschaften können verwendet werden. Es ist wichtig, dass der Stoff einen ausreichenden Dampfdruck bei den von der Strah]ung erzeugten Temperaturen aufweist und dass der Stoff andererseits beim Kühlen leicht zurück in Flüssigkeit kondensiert wird.

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Die Erfindung wird nicht nur auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern sie kann sogar beträchtliche Variation im Rahmen der Patentansprüche aufweisen. Als die Wärme absorbierende Fläche kann statt der Membrane auch die innere Oberschale 1 benutzt werden. Dabei wird in der Schale 1 nicht dasselbe durchsichtige Material wie in der Schale 10 verwendet, sondern ein Material, das die Wärmestrahlung absorbiert und die Wärme durch das Material zum Dampfraum zwischen der Schale 1 und der Membrane 3 leitet. Ein geeignetes Material ist irgendein Metall, wobei die obere Fläche der Schale 1 schwarz behandelt worden ist. Dabei braucht die Membrane 3 nicht mehr Wärme absorbierend sein, sondern sie arbeitet nur als Isolierung und verhindert Übertragung der Wärme aus dem Dampfraum in den unterhalb der Membrane gelegenen Wasserraum. Dabei kann die Kühlung der verdunsteten Flüssigkeit leichter angeordnet werden als bei einer solchen Ausführungsform, bei der beide oberen Schalen .1 und 10 durchsichtig sind.

Eine einen Kühlraum aufweisende Ausführungsform, bei der zwei Einheiten gemäss der Figur 2 zusammengeschaltet sind," kann auch in der in den Figuren 9 bis 11 dargestellten Weise verwirklicht werden. Statt eines zwischen zwei Schalen gelegenen Raums kann als Kühlraum ein oder mehrere in den Verdunstungsraum 28 verlegte Kühlrohre 30 mit kreisförmiger oder polygonförmiger Fläche verwendet werden. Dabei sind zwei druckbeständige obere Schalen nicht erforderlich, wobei die Konstruktion billiger ist. In der Konstruktion der Figuren 9 bis 11 besteht die Strahlung absorbierende Fläche aus dem oberen Teil 10 der Aussenschale, der aus schwarzem Blech ist. Wenn erwünscht, kann oberhalb der Aussenschale noch eine durchsichtige obere Schale (nicht dargestellt in der Figur) verlegt werden, welche den Grad der Gewinnung der Strahlung verbessert. Diese zusätzliche Schale ist jedoch nicht unentbehrlich. Bei dieser Alternative braucht die durchsichtige Schale nicht druckbeständig zu sein, so dass statt Akryls auch Glas verwendet werden kann, dessen Preis niedriger ist.

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Wenn eine schwarze Blechschale verwendet wird, will eine Schicht von trockenem Dampf sich auf der Oberfläche der Schale bilden, welche Schicht als Isolierung wirkt und die Übertragung der Wärme aus dem Blech in die Flüssigkeit beeinträchtigt und somit die Arbeit der Pumpe langsamer macht. In der Konstruktion gemäss den Figuren 9 bis 11 ist dieses Problem dadurch gelöst worden, dass auf die Innenfläche der Aussenschale 10 Lamellen 31 angebracht worden sind, welche zwischen der Schale und der Lamelle sich nach oben öffnende Rinnen bilden. Wenn der im Verdunstungsraum 28 befindliche Dampf sich in Flüssigkeit zu kondensieren beginnt, sammelt sich Flüssigkeit in den von den Lamellen gebildeten Rinnen, wo die kondensierte Flüssigkeit mit der Aussenschale in Berührung ist und somit das Bilden einer isolierenden Dampfschicht auf der Innenfläche der Schale verhindert. Als eine Alternative für die Lösung der Figur 11, in der die Kühlwasserrohre auf die Lamellen angebracht worden sind, können die Wände der Rinnen hohl gemacht werden, wobei man das Kühlwasser innerhalb der Rinnenwände umlaufen lassen kann.

In der Konstruktion der Figuren 9 bis 11 sind als Pumpeneinheiter zwei langgestreckte Teile 21 und 22 verwendet worden, deren Querschnittsform kreisförmig ist. Bei dieser Konstruktion ist die Form des Verdunstungsraums günstig mit Rücksicht auf Druck und Vakuum,und verhältnismässig dünne Wanddicken können verwendet werden, was zu billiger Konstruktion führt. Auch die Membrane selbst wird bei dieser Konstruktion nur wenigen Belastungen ausgesetzt. Das Flächenareal kann leicht erwünscht gross gewählt werden, indem geeignet lange Einheiten gewählt werden. Zwei solche Einheiten werden in ein Gestell 40 so angebracht, dass die oberen Schalenteile. 10 der Strahlung A zu gerichtet sind.

Probleme können auch von der ständigen aufwärmenden Wirkung der Sonne herbeigeführt werden, als deren Folge die Temperatur im Verdunstungsraum hoch bleibt und keine Kondensation stattfinden kann. In der Konstruktion der Figuren 12 und 13 ist dieses Problem dadurch gelöst worden, dass in den Verdampfungsraum 28 zwei Wärme isolierende Zwischenwände 32 angebracht

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werden. Die Wände 32 sind auf einer Entfernung von der Aussenschale 10 gestellt worden, so dass ihre Unterkanten mit der Verbindungsstelle zwischen den Schalen 10 und 2 verbunden sind und dass ihre Oberkanten von den Schalen getrennt sind. Hierbei bilden sich zwischen den Wänden und der äusseren Oberschale 10 nach unten geschlossene und nach oben offene Rinnen. Die Kühlrohre 30 sind an der zwischen den Wänden 32 gelegenen öffnung im oberen Teil des Verdunstungsraums 28 verlegt. In der Figur 12 hat die Kühlphase so eben begonnen, wobei der Dampf sich zu kondensieren beginnt und die kondensierte Flüssigkeit sich unten auf der Membrane 3 sammelt und von der Sonnenstrahlung nicht aufgewärmt wird. Am Ende "der Einsaugephase (Figur 13) drückt das Wasser, das in den Einsaugeraum 29 gestiegen ist, die Membrane 3 hinauf, wobei die kondensierte Flüssigkeit in die zwischen den Zwischenwänden 32 und der Aussenschale 10 gelegenen Rinnen strömt. In den Rinnen beginnt die Strahlung der Sonne wieder die Flüssigkeit aufzuwärmen, wobei sie verdunstet und die nächste Phase der Pumpe beginnt.

Die aufwärmende Wirkung der Sonne während der Kühlphase kann auch dadurch verhindert werden, dass statt der drehbaren Konstruktion gemäss den Figuren 4 bis 7 ein auf einer Hebelkonstruktion' klappbarer "Sonnenschirm" verwendet wird. Zum Vers'chieben des Schirms kann entweder der Druck der verdunstbaren Flüssigkeit oder der Gewichtunterschied zwischen der vollen und der leeren Pumpeneinheit benutzt werden.

In der Figur 14 wird eine Lösung dargestellt, bei welcher der Druck der vordunötbaren Flüssigkeit benutzt wird. Die Verdunstungsräume der beiden Pumpeneinheiten 21 und 22 sind durch Leitungen 32 mit Balgvorrichtungen 34 oder dergleichen verbunden, zwischen denen eine Hebelvorrichtung 35 oder entsprechende angebracht ist. Die Hebelvorrichtung ist ausserdem mit einem Schirm 36 verbunden. In der links gelegenen Einheit 21 ist die Druckphase so eben beendet worden, aber die Kühlung ist noch nicht eingeschaltet. Dann will der Druck des Dampfes durch die Wirkung der Temperatur weiter zunehmen.

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Diese Druckzunahme kann bei der Verschiebung des Schirms so benutzt werden, dass der Dampf über die Leitung 33 den links gelegenen Balg 34 ausbläst, welcher vor sich das Ende der Hebelvorrichtung 35 nach rechts schiebt. Mittels einer geeigneten Kraftübertragung kann man dabei das andere Ende des Hebels dazu bringen, den Schirm 36 nach links, nach oberhalb der Einheit 21 zu ziehen. In dieser Weise wirkt die Strahlung der Sonne nicht mehr auf die Einheit 21 und der Dampf kann in ihrem Verdunstungsraum schneller kondensiert werden.

In der Figur 15 wird eine Lösung dargestellt, bei welcher Veränderung des Pumpengewichts zur Einstellung der Stellung des Schirms benutzt wird. Die Vorrichtung weist zwei Pumpeneinheiten 21 und 22 auf. Die links gelegene Einheit 21 ist von der Unterseite von einer Feder 37 getragen, die die leere Einheit in- die obere Stellung hebt und sich zusammendrückt, wenn die Einheit mit.der zu pumpenden Flüssigkeit gefüllt wird. Neben der Pumpe ist eine Sperrklinke 38 der oberen Stellung und eine Sperrklinke 39 der unteren Stellung angebracht. Eine Feder 40 drückt die Klinke 38 der oberen Stellung nach rechts der Pumpe zu und entsprechenderweise drückt eine Feder 41 die Klinke der unteren Stellung nach rechts. An die Kante der Pumpeneinheit 21 ist drehbar mittels eines Gelenks 42 ein Winkelhebel 43 befestigt worden. Das obere Ende des Winkelhebels ist drehbar mittels eines an einen Schieber 46 angebrachten Gelenks 44 an eine Verschiebestange 45 befestigt worden, welche Verschiebestange sich in der waagerechten Stellung hin und zurück verschieben kann. An die Verschiebestange sind drehbar mit Gelenken 47 mehrere Schirmhebel 48 befestigt worden, deren andere Enden mit starren Verbindungen an die Latten 49 des Schirms befestigt sind. Auf jeder Einheit gibt es je einen Schirm, und ihre Latten 49 sind an die Schirmhebel 48 so befestigt, dass, wenn der oberhalb der einen Einheit gelegene Schirm vor der Sonnenstrahlung A geschlossen ist, der andere Schirm offen ist Die Verbindung zwischen den Schirmhebeln 48 und den Schirmlatten 49 ist ausserdem z.B. mit einem Schieber so angeordnet, dass die Hebel 48 sich drehen können, wenn die Verschiebestang 45 in der waagerechten Stellung verschoben wird.

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In der in Figur 15 dargestellten Phase ist der Schirm der links gelegenen Einheit 21 offen und der Schirm der rechts gelegenen Einheit 22 geschlossen. Die links gelegene Einheit ist gerade darin begriffen, entleert zu werden. Wenn sie weiter leerer wird, wird ihr Gewicht dermassen leichter j dass die Sperrklinke 39 der unteren Stellung ausgelöst wird und die Einheit in die obere Stellung steigt, welche Stellung in der Figur punktiert dargestellt ist. Wenn die Einheit in die obere Stellung steigt, dreht sie den Winkelhebel 43 nach rechts, wobei die Verschiebestange 45 nach rechts verschoben wird. Die oberen Enden der Schirmhebel 48 drehen sich zugleich nach rechts und, wenn die Hebel sich drehen, drehen sich auch die Latten der beiden. Schirme.. Dabei wird also der links gelegene Schirm geschlossen und der rechts gelegene entsprechenderweise geöffnet. Diese Stellungen sind in der Figur punktiert dargestellt.

Eine sehr einfache und billige Pumpe kann dadurch erzeugt werden, dass eine Pumpeneinheit benutzt wird, die eine Metallschale aufweist, sowie nur Luftkühlung." Bei der Schirmausführung kann dabei der Grundsatz der Figur 14 oder der Figur 15 angewendet werden.

Die Wahl der■Kühlungsalternative hängt von den Verhältnissen und-von der erforderlichen Einsaugehöhe ab. Je effektiver die Kühlung stattfindet, um so grosser ist die erreichbare Einsaugehöhe. . . ·

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Z US AMMENFASCIJNC!

Eine von der Strahlungsenergie der Sonne getriebene Pumpe, in welcher die Strahlungsenergie mit Hilfe einer durch die Wirkung der Strahlungswärme verdunstbaren Flüssigkeit in mechanische Energie umgewandelt wird. In der Pumpe gibt ea eine die Strahlung absorbierende Fläche und einen ochalenteii. dessen Innenraum von einer hin und zurück bewegbaren, biegsame und elastischen Membrane in zwei Teile eingeteilt ist. Der eine Teil bildet den Einsaugeraum, in den die zu pumpende Flüssigkeit während der Einsaugephase eingesaugt wird, indem die Membrane sich so bewegt, dass der Einsaugeraum ausgedehnt wird. Der Einsaugeraum steht mit einer ein Ventil aufweisende Einsaugeöffnung in Verbindung, welches Ventil die Strömung nur in den Einsaugeraum hinein zulässt, sowie mit einer ein anderes Ventil aufweisenden Ablauföffnung, welches andere Ventil die Strömung nur aus dem Einsaugeraum hinaus zulässt. Ein dicht geschlossener Verdunstungsraum, der eine verdunstbai Flüssigkeit enthält, ist zwischen der Schale und der Membrane gegen die Membrane verlegt, wobei der Dampfdruck der verdunstbaren Flüssigkeit die Membrane direkt bewegt.

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Claims

Patentansprüche:

f1.) Eine von der Strahlungsenergie der Sonne getriebene Pumpe in welcher die Strahlungsenergie mit Hilfe einer durch die Wirkung der Strahlungswärme verdunstbaren Flüssigkeit (9) in mechanische Energie umgewandelt wird und in welcher Pumpe es eine die Strahlung absorbierende Fläche (3 bzw. 1) und einen Schalenteil (10, 2) gibt, dessen Innenraum von einer hin und zurück bewegbaren, biegsamen und elastischen Membrane (3) in zwei Teile (28, 29) eingeteilt ist, von welchen Teilen der eine den Einsaugeraum (29) bildet, in den die zu pumpende Flüssigkeit während der Einsaugephase eingesaugt wird, indem die Membrane sich so bewegt, dass der Einsaugeraum ausgedehnt wird, und welcher Einsaugeraum mit einer ein Ventil (7) aufweisenden Einsaugeöffnung (5) in Verbindung steht, welches Ventil die Strömung nur in den Einsaugeraum (29) hinein zulässt, und welcher Einsaugeraum mit einer ein anderes Ventil (8) aufweisenden Ablauföffnung (6) in Verbindung steht_; welches andere Ventil die Strömung nur aus dem Einsaugeraum hinaus zulässt, gekennzeichnet dadurch, dass ein dicht geschlossener Verdunstungsraum, der eine verdunstbai Flüssigkeit (9)' enthält, zwischen der Schale (10) und der Membrane (3). gegen die Membrane (3) verlegt ist, wobei der Dampfdruck der verdunstbaren Flüssigkeit die Membrane direkt bewegt.

2. Eine Pumpe gemäss dem Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass der obere Teil (10) der Schalenkonstruktion aus e.inem die Sonnenstrahlung durchlassenden Material ist.

3. Eine Pumpe gemäss dem Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, dass die Membrane (3) aus einem Wärme isolierenden Material ist.

Ί. Eine Pumpe gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, das:; die die Strahlung sammelnde Fläche die dem Verduriotungsraum (28) zu gelegene Oberfläche der Membrane (3) ist.

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5. Eine Pumpe gemäss dem Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass die die Strahlung sammelnde Fläche der Schalenteil (10) ist.

6. Eine Pumpe gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5y gekennzeichnet dadurch, dass sie aus zwei einen Verdunstungsraum (28) und einen Einsaugeraum (29) aufweisenden Einheiten (21, 22) besteht, welche Einheiten ausserdem einen gegen den Verdunstungsraum (28) gelegenen Kühlungsraum (30) aufweisen, wobei die Einheiten so zusammengeschaltet sind, dass der Einsaugeraum (29) der ersten Einheit (21) mit dem Kühlungsraum (30) der zweiten Einheit (22) und der Einsaugeraum (29) der zweiten Einheit (22) entsprechenderweise mit dem Kühlungsraum (30) der ersten Einheit (21) verbunden ist und dass jeder Kühlungsraum (30) eine ein Ventil (15) aufweisendes Ablauföffnung (13) aufweist, deren Ventil die Strömung nur aus dem Kühlungsraum hinaus zulässt.

7. Eine Pumpe gemäss dem Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass der Kühlraum (30) zwischen dem Verdunstungsraum (28) und dem Schalenteil (10) angebracht ist.

8. Eine Pumpe gemäss dem Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass der Kühlraum (30) aus einem im Verdunstungsraum (28) verlegten Rohrsystem besteht.

9. Eine Pumpe gemäss dem Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, dass die die Strahlung sammelnde Fläche die dem Kühlraum zu gelegene Oberfläche der zwischen dem Verdunstungsraum (28) und dem Kühlraum (29) gelegenen Wandung (1) ist.

10. Eine Pumpe gemäss irgendeinem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet dadurch, dass zwei Einheiten (21, 22) in einen Rahmen (20) angebracht sind, der sich um eine zwischen den Einheiten laufende waagerechte Drehachse (23, 23') umdrehen kann, wobei die die Strahlung sammelnde Fläche (1, 3) der ersten Einheit (21) in der im Vergleich zur die Strahlung sammelnden Fläche (1, 3) der zweiten Einheit (22) entgegengesetzten Richtung gerichtet ist und dass

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die Drehachse (23, 23') eine die Drehbewegung der Achse verhindernde Sperrvorrichtung (25, 26, 27) aufweist, die sich öffnet nachdem eine der Einheiten ein bestimmtes Gewicht erreicht hat, indem ihr Einsaugeraum (29) mit der zu pumpenden Flüssigkeit gefüllt worden ist.

11. Eine Pumpe gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, ; gekennzeichnet dadurch, dass die Schalenkonstruktion (10, 2) aus zwei kugelsegmentförmigen Teilen gebildet worden ist, die mit den konkaven Seiten gegeneinande verlegt worden sind und zwischen denen eine Membrane (3) angebracht worden ist.

12. Eine Pumpe gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bi.3 10, gekennzeichnet dadurch, dass die Schalenkonstruktion (10, 2) ringförmig und mit einer mit dem Umkreis des Rings parallelen Ebene in zwei Teile eingeteilt ist, wobei die Membrane (3) zwischen den Hälften des Rings angebracht ist.

13· Eine Pumpe gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10, '-gekennzeichnet dadurch, dass die Schalenkonstruktion (10, 2) aus zwei wellenförmigen Scheiben gebildet worden ist, die derartig gegeneinander angebracht sind, dass die konkaven Stellen der Wellen der beiden Scheiber einander gegenüber liegen,und die Membrane (3) zwischen den wellenförmigen Scheiben angebracht ist.

lH. Eine Pumpe gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 1O₅ g.e kennzeichnet dadurch, dass die Schalenkonstruktion (1, 2) die Form eines Zylinders aufweist, die mit einer in der Längsrichtung des Zylinders laufenden Ebene in zwei Teile (10 und 2) eingeteilt ist, wobei die Membrane (3 zwischen den Hälften des Zylinders angebracht ist.

15· Eine Pumpe gemäss dem Anspruch 6, gekennzeich net dadurch,'dass an die Innenfläche der in der Verdunstungsphase der Strahlung zu gerichteten Schale (10) eine oder mehrere Wandungen (31) befestigt sind, die mit der Schale sich nach oben öffnende Rinnen bilden, wobei der Kühlraum (30) so gegen die Rinnen angebracht ist, dass die

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kondensierte Flüssigkeit sich zunächst in den Rinnen zu sammeln beginnt.

16. Eine Pumpe gemäss dem Anspruch 6, gekennze-ichn e t dadurch, dass innerhalb der in der Verdunstungsphase der Strahlung zu gerichteten Schale (10) eine oder mehrere Wandungen (32) befestigt sind, die mit der Schale (10) sich nach oben öffnende Rinnen bilden, und dass das Kühlrohrsystem (30) in den oberen Teil der Schale (10) so angebracht ist, dass die kondensierte Flüssigkeit sich zunächst ausserhalb der Rinnen zu sammeln beginnt.

17. Eine Pumpe gemäss dem Anspruch 16, gekenn ζ eich net dadurch, dass die Wandungen (32) Wärme isolierend sind.

18. Eine Pumpe gemäss irgendeinem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet dadurch, dass sie einen Schirm aufweist, der nach oberhalb der Pumpe für die Einsaugephase und weg von oberhalb der Pumpe für die Verdunstungsphase verschoben werden kann.

19· Eine Pumpe gemäss dem Anspruch l8, gekenn zeich net dadurch, dass die Verschiebevorrichtung vom Druck der verdunstbaren Flüssigkeit getrieben wird.

20. - Eine Pumpe gemäss dem Anspruch l8, gekennzeichnet dadurch, dass die Verschiebevorrichtung des Schirms vom Gewicht der Pumpeneinheit getrieben wird, welches Gewicht sich mit der Veränderung der Menge der zu pumpenden Flüssigkeit verändert. ·

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