DE3410997A1

DE3410997A1 - Heat generator (machine for converting mechanical rotation energy into heat energy)

Info

Publication number: DE3410997A1
Application number: DE19843410997
Authority: DE
Inventors: Günter Ing.(grad.) 7832 Kenzingen Fiedler
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-03-24
Filing date: 1984-03-24
Publication date: 1985-09-26

Abstract

Published without abstract.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmegenerator, d.h. eineThe present invention relates to a heat generator, i.e. a

Maschine zur Unwandlung von mechanischel- Energie in Wärneenergic.Machine for converting mechanical energy into thermal energy.

Ein beträchtlicher Teil des Energiebedarfs der menschlichen Gesellschaft muß dazu aufgewendet werden, Wohnungen, Arbeitsstätten und Freizeitplätze, z.B. Schwimmbäder, zu beheizen. Im jetzigen Zeitalter mit allmählich knapper und teuerer werdenden Brennstoffen und der Erkenntnis, daß hoher Energieumsatz durch Verbrennung von Brennstoffen Umweltschäden bewirken kann, versucht man, entweder den Energiebedarf zu senken, z.B.A significant part of the energy needs of human society must be used for this purpose, apartments, workplaces and leisure areas, e.g. Swimming pools to be heated. In the present age with gradually scarce and expensive evolving fuels and the knowledge that high energy consumption through combustion of fuels can cause environmental damage, one tries to either reduce the energy demand to lower, e.g.

auf dem Heizsektor durch verbesserten Wärmeschutz, oder bisher ungenutzte Energiearten, z.B. Wind- oder Wasserenergie auszunützen.in the heating sector through improved thermal insulation, or previously unused Using types of energy, e.g. wind or water energy.

Für die Erzeugung von Heizenergie aus mechanischer Energie wird bisher üblicherweise zunächst im Kraftwerk (Wind- oder Wasserkraftwerk) elektrische Energie erzeugt und über elektrische Leitungen an die Verbraucher geleitet, die mit Elektro-Heizgeräten Wärme erzeugen. Für größere Leistungen und größere Entfernungen zwischen Wind- oder Wasserkraftwerk und der zu beheizenden Stelle ist diese zweistufige Umsetzung zweckmäßig, weilder Nutzwirkungsgrad größerer Elektrogeneratoren günstig ist und die Energieverluste auf elektrischen Leitungen kleingehalten werden können. Bei Kleinkraftwerken zur Versorgung von wenigen z.B. nur einem einzigen Verbraucher kann die zweistufige Umsetzung nachteilig sein, weil der Wirkungsgrad kleiner Elektrogeneratoren schlechter ist und der mechanische Energie zufluß, wenn eine Leistungsuntergrenze unterschritten wird, überhaupt nicht ausgenutzt werden kann.For the generation of heating energy from mechanical energy, until now Usually electrical energy first in the power plant (wind or water power plant) generated and conducted via electrical lines to the consumers with electrical heating devices Generate heat. For greater power and greater distances between wind or Hydropower plant and the place to be heated, this two-stage implementation is appropriate, because the efficiency of larger electric generators is favorable and the energy losses on electrical lines can be kept small. For small power plants for Supply of a few e.g. only a single consumer can be the two-stage Implementation be disadvantageous because the efficiency of small electric generators is poor and the mechanical energy inflow when the power falls below a lower limit cannot be exploited at all.

In selbständigen K leinversorungse inhe iten kann eine einstufige Umsetzung angewendet werden, weil der Energieverlust auf den kurzen Leitungen zum Transport von Wärmeenergie begrenzt werden kann. Außerdem kann ein einstufiger Wärmegenerator so ausgelegt werden, daß praktisch auch viel langsamer erfolgende Umderhungen immer noch eine Energieübertragung gestatten, so daß die kleinste noch übertragbare Leistung geringer ist als bei der zweistufigen Umsetzung. Letztlich kann mit einem Wärmegenerator zeitweilig überschüssige mechanische Energie auf leichte Weise in einem Speichersystem in Form von Wärme- und Druck energie gespeichert werden, welche vom Verbraucher später ohne besondere Vorkehrungen abgenommen werden kann.A single-stage can be used in independent kitchen utensils Implementation applied because of the loss of energy on the short lines to the Transport of thermal energy can be limited. In addition, a single-stage heat generator be interpreted in such a way that, in practice, reversals always take place much more slowly still allow an energy transfer, so that the smallest transferable power is lower than with the two-stage implementation. Ultimately, you can use a heat generator temporarily excess mechanical energy in a light manner in a storage system Energy is stored in the form of heat and pressure, which is used by the consumer can be removed later without special precautions.

Der erfindungsgemäße Wärmegenerator kann grundsätzlich fgür beliebig große Nennleistungen ausgelegt werden. Seine Anwendung erscheint z.Z. von besonderem Vorteil in Kleinkraftwerken, wenn die Energie in geringer Entfernung zu Heizzwecken verwendet werden soll. Der Maschinenwirkungsgrad ist praktisch immer 100%, weil allle "Verluste" in Wärme übergehen und Wärme die zu erzeugende Energieart ist. Der Gesamtwirkungsgrad einer Wärmeerzeugungsanlage ist etwas geringer, weil Verluste in solcher Art zu erwarten sind, daß ein kleiner Teil der Wärmeenergie ungenutzt abfließen wird, z.B. als Wärmefluß über Antriebseinrichten {Keilriemen) und die Maschine befestigungseinrichtungen oder als Wärmeabstrahlung über die Oberfläche der Maschine.The heat generator according to the invention can basically be used for any large nominal powers are designed. Its application is currently published. of special Advantage in small power plants when the energy is used for heating purposes at a short distance should be used. The machine efficiency is practically always 100% because all "losses" are converted into heat and heat is the type of energy to be generated. The overall efficiency of a heat generation system is somewhat lower because of losses it is to be expected in such a way that a small part of the thermal energy is unused will flow away, e.g. as heat flow via drive equipment (V-belt) and the Machine fastening devices or as heat radiation over the surface the machine.

Aufbau, vgl. Figur 1 Der erfindungsgemäße Wärmegenerator besteht im wesentlichen aus 4 Teilen: 1. einem magnetischen rotor, mit Permanentmagnet oder mit gleichstranerregtem Elektromagnet, 2. einem ringförmigen Stator aus ferramagnetischem Material mit in Längsrichtung verlaufenden Kanälen für das Wärmetransportmedium, 3. einer vorderen Gehäusehälfte mit dem ersten Rotorlager und einem Anschluß (z.B. Zufluß) für das Wärmetransportmedium und ggfs. einem Kontaktsatz zur Speisung des elektromagnetischen Rotors, 4. einer hinteren Gehäusehälfte mit dem zweiten Motorlager und dem zweiten Anschluß (z.B. Abfluß) für das Wärmetransportmedium.Structure, see Figure 1 The heat generator according to the invention consists of essentially composed of 4 parts: 1. a magnetic rotor, with permanent magnet or with co-excited electromagnet, 2. an annular stator made of ferramagnetic Material with longitudinal channels for the heat transport medium, 3. a front housing half with the first rotor bearing and a connection (e.g. Inflow) for the heat transport medium and possibly. A contact set to feed the electromagnetic rotor, 4. a rear housing half with the second motor bearing and the second connection (e.g. drain) for the heat transport medium.

Außerdem ist der Wärmegenrator mit einer synchron angetriebenen Förderpumpe, z.B. Zahnradpumpe oder Turbinenpumpe, für das Wärmetransportmedium gekoppelt.In addition, the heat generator is equipped with a synchronously driven feed pump, e.g. gear pump or turbine pump, coupled for the heat transfer medium.

Funktion: Der rotor des Wärmegenerators wird von der mechanischen Energie in Drehung gesetzt und die Förderpumpe schiebt kaltes Wärmetransportmedium in den Stator. Im Stator fließen Wirbelströme im Magnetmaterial selbst und/oder Kurzschlußsträme in geschlossenen Leiterschleifen, so daß der Stator stark erwärmt wird. Das kalte Wärmetransportmedium nimnt die erzeugte Wärme auf und transportiert sie aus dem Wäunegenerator weg. Es besteht ein kontinuierlicher Strom des Wärmetransportmediums durch den Wärmegenerator, wobei die abgegebene Wärmeenergie der durchflieBenden Stoffmenge und der Temperaturerhöhung proportional ist. Der Gesamtvorgang entspricht der Kühlung eines Elektrogenerators, mit dem Unterschied, daß der Generator bewußt auf hohe innere Verluste hin konstruiert ist und praktisch die gesamte eingebrachte Energie den Generator in Form von Warme verläßt.Function: The rotor of the heat generator is operated by the mechanical Energy is set in rotation and the feed pump pushes cold heat transfer medium in the stator. In the stator, eddy currents flow in the magnetic material itself and / or Short-circuit currents in closed conductor loops, so that the stator heats up strongly will. The cold heat transport medium absorbs the generated heat and transports it them away from the heat generator. There is a continuous flow of the heat transport medium through the heat generator, the emitted heat energy being the flowing through Amount of substance and the increase in temperature is proportional. The overall process corresponds the cooling of an electric generator, with the difference that the generator is conscious is designed for high internal losses and practically all of the introduced Energy leaves the generator in the form of heat.

Ausbildungsformen des e.g. (e.g.= erf indungsgemä ß) Wärmegenerators: Eine einfache Ausbildungsform des e.g. Wärmegenerators besitzt einen permanentmagnetischen 10 tor. Sie hat den Vorteil, daß keine elektrische Hilfsenergie nötig ist, aber den Nachteil, daß keine Steuerung möglich ist.Forms of training e.g. (e.g. = according to the invention) heat generator: A simple form of training e.g. The heat generator has a permanent magnetic 10 goal. It has the advantage that no electrical auxiliary power is required, but the disadvantage that no control is possible.

Eine zweite Ausbildungsform des e.g. Wärmegenerators besitzt einen gleichstranerregten Elektromagneten als Rotor. Es ist eine geringe elektrische Energie für die Magnetisierung und für die Steuerkreise erforderlich, der Vorteil ist aber, daß die Wandlungscharakteristik des Wär:negenerators in weitem Unfang verändert werden kann, so daß der Drehzahlbereich für gute Maschinenfunktion erheblich weiter ist uncl. eine Zerstörung der Maschine durch hohe Drehzahl bei fehlender Wärmeabgabe ausgeschlossen ist.A second form of training e.g. Heat generator has a co-excited electromagnets as the rotor. It is a low level of electrical energy required for the magnetization and for the control circuits, but the advantage is that the conversion characteristics of the heat generator changed to a large extent can be, so that the speed range for good machine function considerably wider is uncl. destruction of the machine due to high speed in the absence of heat dissipation is excluded.

In einer dritten Ausbildungsform des e.g. Wärmegenerators ist ein ebenfalls mechanisch angetriebener elektrischer Hilfsgenerator mit dem Wannegenerator gekoppelt, welch die elektrische Energie zur Speisung des gleichstrooerregten Hauptrotors erzeugt. Die Funktion dieses Hilfsgenerators kann mittels einer elektrischen Batterie weiter verbessert werden.In a third form of training e.g. Heat generator is a Also mechanically driven electrical auxiliary generator with the tub generator coupled, which is the electrical energy to feed the DC main rotor generated. This auxiliary generator can function by means of an electric battery to be further improved.

In einer vierten Ausbildungsform ist der e.g.Wårmegenerator mit einem Speichersystem verbunden, welches gestattet, beliebig große Energiemengen zu speichern und im Bedarfsaugenblick wieder zu entnehmen (s.Fiqur 2).In a fourth form of training, e.g. the heat generator is with a Connected storage system, which allows any large amounts of energy to save and remove again at the moment of need (see Fiqur 2).

Dieses Speichersystan kann z.B. aus zwei Speichergefäßen bes W len. Wenn das Wärmetransportmedium eine Flüssigkeit ist und die beiden Gefäße in unterschiedlicher Höhe angeordnet sind, kann das tiefer gelegene Gefäß A kalte, das s höher gelegene Gefäß B warme Flüssigkeit enthalten. Wenn dann der WErmegenerator C mehr Flüssigkeit erwärmt, als z.Z. van Verbraucher benötigt wird, so kann kalte Flüssigkeit aus dem unteren Gefäß erwärmt und warm in das obere Gefäß B gepumpt werden. Wenn später van Verbraucher mehr warme Flüssigkeit abgefordert wird, als der Wärmegenerator augenblicklich liefern kann, so wird der Verbraucherkreis automatisch van Speichersystem beliefert, weil der erforderliche Förderdruck durch den Niveauunterschied # h der beiden Speichergefäße gegeben ist. Wenn ein Uberlauf des oberen Gefäßes mit dem unteren Gefäß verbunden ist, kann eine weitere Energiespeicherung dadurch stattfinden, daß auch die Flüssigkeit im unteren Gefäß erwärmt wird und später den Wärmegenerator wieder entlastet.This storage system can consist of two storage vessels, for example. If the heat transport medium is a liquid and the two vessels in different Are arranged at a height, the lower-lying vessel A can be cold, the one s higher Vessel B contains warm liquid. If then the heat generator C has more liquid warmed up than currently van is needed, so can cold liquid out of the The lower vessel can be heated and pumped warm into the upper vessel B. If later The consumer demands more warm liquid than the heat generator Can deliver instantly, so the consumer will automatically van storage system because the required delivery pressure is determined by the level difference # h of the both storage vessels is given. If there is an overflow of the upper vessel with the is connected to the lower vessel, further energy storage can take place that the liquid in the lower vessel is also heated and later the heat generator relieved again.

In einer weiteren Ausbildungsform kann der e.g. Wärmegenrator aus einem herkömlichen Elektrogenerator und einem herkömlichen Durchlauferhitzer und einer Pumpe zusammengestellt werden. Wenn Elektrogenerator und Durchlauferhitzer zu einer thermischen Einheit verkoppelt sind, ist ebenfalls sichergestellt, daß der Energieverlust im Elektrogenerator der Wärmeerzeugung dient.In a further form of training, e.g. Heat generator off a conventional electric generator and a conventional water heater and a pump. If electric generator and water heater are coupled to a thermal unit, it is also ensured that the energy loss in the electric generator is used to generate heat.

Erreichbare Vorteile: 1. Sin Heizsystem mit einem e.g. Wärmegenerator ist einfacher gebaut, weil der e.g. Wärmegenerator die Funktionen von Energiewandler, Heizgerät und Umwälzpumpe in einer einzigen Maschineneinheit erfüllt.Achievable advantages: 1. Sin heating system with e.g. Heat generator is built more simply because the e.g. Heat generator the functions of energy converter, Heater and circulation pump fulfilled in a single machine unit.

2. Der Gesamtwirkungsgrad kann sehr nahe an 100% gebracht werden.2. The overall efficiency can be brought very close to 100%.

3. Mit sehr einfachen Mitteln kann eine energiespeicherung realisiert werden, wobei die gespeicherte Heizenergie wiederum in einfachster Weise dem Verbraucher im Bedarfsfall zur Verfügung gestellt ist.3. Energy storage can be implemented with very simple means are, with the stored heating energy in turn in the simplest possible way to the consumer is made available if necessary.

Claims

Claims: 1. "Heat generator" or "machine for transformation from mechanical rotary energy to thermal energy ".

characterized in that the applied RwIanic energy initially into electrical energy, but converted into thermal energy within the same machine, is that a magnetic rotor in a stator electrical exchange punch generated, which heat a heat transport medium pumped by the machine, and the pump for the circulation of the medium synchronously with the heat generator the mechanical energy is driven.

2. Heat generator according to claim 1, characterized in that the magnetic rotor is permanent magnet.

3. Heat generator according to claim 1, characterized in that the magnetic rotor is magnetized by direct electric current.

4. Heat generator according to claim 3, characterized in that it has an auxiliary electrical generator that generates the electrical energy generated to feed the heat generator and control devices.

5. Heat generator according to claim 1, characterized in that it is connected to a storage system of any size, which accruing, but temporarily stores unneeded heating energy and releases it again when required can if less or no mechanical energy is available at the time of demand stands.

6. heat generator according to claim 1, characterized in that it has a conventional electric generator and a specially designed conventional electric continuous heater contains, which are thermally interconnected so that a thermal unit arises.