CN107250535A - 能量回收设备中的线元件布置 - Google Patents

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Abstract

用于能量回收设备的多个线元件，包括形状记忆合金或其他负热膨胀(NTE)材料，其中，至少一个线元件在一端固定并且在第二端自由运动，使得各线元件相邻排列并且彼此成摩擦或干涉接触，并且在线的外周界处利用固连装置固连。在这种布置中，在热机系统中束布置操作期间，板元件用于传递线组的合力生成，并且因此有用地回收和传递功率。

Description

能量回收设备中的线元件布置
技术领域
本申请涉及能量回收领域，并且特别地涉及将形状记忆合金(SMA)或负热膨胀(NTE)材料用于能量回收。
背景技术
通常所认为的低于100度的低等级热代表着在工业过程、发电和运输应用中的显著浪费的能量流。回收和再使用这些浪费的流是所期望的。为了这个目的已提出的技术的示例是热电发电机(Thermoelectric Generator，TEG)。遗憾的是，TEG相当昂贵。另一已提出用于回收这种能量的主要为实验性的方案是使用形状记忆合金。
形状记忆合金(Shape Memory Alloy，SMA)是“记住”其原始冷锻形状的合金，其在变形后，在加热时恢复到其预变形的形状。这种材料是对诸如液压、气动或基于马达的系统之类的常规致动器的轻重量、固态的替代方式。
三种主要类型的形状记忆合金是铜－锌－铝－镍、铜－铝－镍和镍－钛(NiTi)合金，但是也可以例如通过使锌、铜、金和铁成为合金或者使用其他合适元素来形成SMA。
自从1970年代早期就已采用或提出了将这种材料的记忆用于热回收过程中，并且特别地通过构建SMA发动机来使用，SMA发动机从热回收能量为运动。关于能量回收设备的近来的公开物包括PCT专利公开号WO2013/087490，该专利转让予本发明的受让人。在现有技术中的其他专利公开包括霍克斯坦(Hochstein)的US4,306,415和联合技术(UnitedTechnologies)的US2005/150223。期望的是，将SMA或NTE材料的收缩以高效方式转变为机械力。同样期望的是，以高效方式来定位和设计SMA或NTE材料。这并非简单的任务，而是通常比较复杂并且涉及大量的能量损失。
因此，本发明的目的在于提供能量回收设备中改进的系统和方法。
发明内容
根据本发明，如在所附权利要求中所陈述，提供一种能量回收设备，包括：
驱动机构；
发动机，其包括多个形状记忆合金(SMA)元件或者负热膨胀(NTE)元件，形状记忆合金(SMA)元件或者负热膨胀(NTE)元件在第一端固定并且在第二端连接到驱动机构，其特征在于，NTE元件布置于束摩擦配合配置中，以确保NTE元件紧密地挤靠在一起。
在一实施例中，提供支架，其适于将SMA或NTE元件以束摩擦配合配置夹持在一起。
在一实施例中，至少一个SMA或NTE元件在一端被型锻(swaged)以形成机械障碍物，从而在使用中防止元件滑动。
在一实施例中，能量回收设备包括摩擦配合设备。
在一实施例中，该设备包括卡盘，卡盘适于以摩擦配合配置固连SMA或NTE元件。
在一实施例中，卡盘包括夹具和调整器，调整器被配置成调整施加到SMA或NTE元件上的力。
在一实施例中，能量回收设备包括摩擦配合设备，其中，该设备包括链条，链条适于使用钩环围绕SMA或NTE元件张紧。
在一实施例中，提供一种摩擦配合设备，其中，该设备包括弹簧夹，以确保SMA或NTE元件紧密地挤靠在一起。
在一实施例中，弹簧夹包括刚性材料，刚性材料以圆形方式缠绕并且返回穿过槽装配。
在一实施例中，提供一种摩擦配合设备，其中，该设备包括夹具，该夹具适于将SMA或NTE元件以摩擦配合配置固连，其中，该夹具由至少一个弹簧偏压，以迫使夹具围绕SMA或NTE元件。
在一实施例中，提供一种摩擦配合设备，其中，该设备包括缆线夹套，以将SMA或NTE元件以摩擦配合配置固连。
在一实施例中，提供一种摩擦配合设备，其中，该设备包括加压弹性管状环，以将NTE元件以摩擦配合配置固连。
在一实施例中，弹性管状环是可充胀的。
在一实施例中，提供一种摩擦配合设备，其中，该设备包括压缩环，该压缩环被配置成保持SMA或NTE元件就位。
在一实施例中，该设备包括至少一个凹槽支承件。凹槽支承件起到增加表面积以增进在束保持器与紧邻束保持器的线元件之间的摩擦结合的功能。凹槽也可以用来引导线并且确保相邻线之间的干涉最小。
在一实施例中，至少一个SMA或NTE元件包括带螺纹的线。
在一实施例中，带螺纹的线包括直螺旋螺纹或者锥形螺旋螺纹。
在另一实施例中，提供用于能量回收设备中的多个线元件，多个线元件包括形状记忆合金或者其他负热膨胀(NTE)材料，其中，至少一个线元件在一端固定并且在第二端自由运动，使得各线元件相邻排列且彼此摩擦或干涉接触，并利用固连装置在线的外周界处固连。
附图说明
通过以下对本发明的实施例的描述，将更清楚地理解本发明，仅以举例的方式并参考附图给出这些实施例，在附图中：
图1示出了使用SMA或NTE材料的示例性能量回收设备；
图2示出了本发明的第一实施例，展示了可以如何使用摩擦装配来固连SMA或NTE线；
图3示出了本发明的第一实施例，展示了可以如何使用型锻配件来固连SMA或NTE线；
图4示出了通过摩擦配合，例如使用卡盘来固连线束的方法；
图5示出了一实施例，该实施例用来在线束之间形成摩擦配合，以防止在使用期间任何线由于竖直力而被移除；
图6示出了形成摩擦配合以将两个或更多个实心/空心线保持在一起的方法；
图7示出了通过摩擦配合，例如使用基于弹簧的卡盘来固连线束的方法；
图8、图9和图10示出了根据一实施例使用缆线夹套来将线束固连在一起；
图11、图12、图13和图14示出了根据一实施例使用加压空气或流体和弹性管状环来将线束固连在一起；
图15和图16示出了根据一实施例的束固连方法，其可消除对于型锻的或有隆起部的线的需要；
图17和图18示出了绕一组线的环，并且然后使用压机来围绕线压缩环，以形成紧密并且紧凑的束；
图19是用于SMA的凹槽支承件和a)处于打开位置和b)处于闭合位置的夹具的示意图；
图20示出了用于SMA线的螺纹类型：a)直螺旋螺纹；b)锥形螺旋螺纹；
图21示出了当力施加到束中的线并且夹头和锥形部将螺纹压紧在一起时在束中的多个SMA线；
图22示出了在锥形夹头布置中的多个SMA线；
图23a和23b示出了根据另一实施例的多个带螺纹的线设计；以及
图24示出了芯的实施例，其中，多个SMA线在使用中平行地布置于能量回收设备中。
具体实施方式
本发明涉及一种在开发中的热回收系统，这种热回收系统可以使用形状记忆合金(SMA)或负热膨胀材料(NTE)来从低等级热生成动力。
现将参考图1来描述能量回收设备的示例性已知实施例，图1提供了采用由附图标记1所表示的SMA发动机的能量回收设备。SMA发动机1包括SMA致动芯。SMA致动芯包括SMA材料，SMA材料在固定的第一点处被夹持或以其他方式固连。在相对端，SMA材料被夹持或其他方式固连到驱动机构2。因此，当第一点被锚固时，第二点自由运动，即使这样会拉动驱动机构3。浸没腔室4适于容纳SMA发动机，并且适于随后填充流体，以允许加热和/或冷却SMA发动机。因此，在热施加到SMA芯时，SMA芯自由收缩。合适地，SMA芯包括多个SMA材料的平行线、条带或片。通常，4％和大约4％的变形量对于这种芯是常见的。因此，当采用1m长度的SMA材料时，可预期可能获得大约4cm的线性运动。还可能获得更多的运动。将理解到，所提供的力取决于所用的线的质量。这种能量回收设备描述于PCT专利公开号WO2013/087490中，该专利公开转让予本发明的受让人，并且以引用的方式全部并入到本文中。
对于这种应用，这种材料在暴露至热源时的收缩被捕捉(利用)并且被转换成可用的机械功。适用于这种发动机的工作元件的材料已被证明为镍钛合金(NiTi)。这种合金是熟知的形状记忆合金并且在不同行业中具有许多用途。
经由活塞和传输机构，通过这种合金(呈现为多根线)在工作芯内的收缩和膨胀来生成力。这种系统的最重要方面在于能在两端固连NiTi元件，使得形成可靠的组件，从而使得能够在最多次数的工作循环中执行大力、小位移做功。因此，取决于特定配置的要求和所需的SMA材料的质量，多根线可以一起用于单个芯中。
线末端必须呈现使得它们能牢固地固定于金属支承件中，金属支承件在下文中被称作束保持器。
因此，到现在为止，已发现这种工作质量的适用材料为镍钛合金(NiTi)。这种合金是熟知的形状记忆合金并且在不同行业中具有许多用途。
NiTi线形成发动机的工作元件。经由活塞和机械/液压传递系统，这些元件在工作芯内的收缩和膨胀生成力。在一实施例中，可以使用活塞和曲柄机构。该系统的重要方面在于能使NiTi元件在两端固连，使得形成强且可靠的联合，从而允许在最大次数的工作循环中执行大力、小位移做功。
为了将NiTi线固连在发动机中，需要开发一种系统，该系统能在两端处锚固每根线，从而将允许线在高负荷下操作。这种系统被指定为“束保持器”。束保持器必须克服两个具体问题：
1)在操作期间传递NiTi线的大力、小位移负荷。这是单自由度(DOF)系统，其中，束的一端被固连并且保持静止，而相对端在一个移动轴线上自由运动以允许活塞的运动和功的控制。
2)使得各线能够尽可能紧密挤靠，从而允许从传递水到线以及从线到传递水的最大传热。
第一实施例
在一个方案中，图2示出了根据本发明的第一方面用于确保工作线的紧密挤靠的摩擦配合方法。通过使用支架机构20，各线10被聚集在一起并且被夹持。支架可以由金属或其他材料构成，并且绕线束被压缩，从而允许施加到线上或者由线施加的任何力通过摩擦或过盈配合而经由支架传递。实质上，这种支架保持线紧密地挤靠在一起，同时也使得力能够通过支架与线的摩擦配合而传递。以此方式，各线的紧密挤靠提供最小化系统的总体尺寸和确保能量回收设备的紧凑实现的优点。
该实施例允许固定SMA或NiTi线，使得由其收缩所形成的大力能安全地传递，从而能产生机械功。
第二实施例
如一般理解的那样，形状记忆合金(SMA)或负热膨胀(NTE)材料将不仅纵向地(沿着中心轴线)收缩，而且也侧向地(在直径平面中)收缩。因此，可以预见到包括这种材料的任何工作元件束将可能在侧向方向上遇到紧缩。这种紧缩可能对基于摩擦的固定系统的整体性带来不利的影响，因为束的截面积的减损，即使较小，也将允许摩擦结合的放松，因而导致粘合的滑动或者总体损失。
在图3中示出了避免这种情形的一个实施例。型锻部或扩大部被添加到线10的末端。简单的型锻系统11形成针对线元件穿过束保持器中指定引导孔滑动的机械障碍物。在这种设置中，每根线具有其自己的单独的引导孔，从而得到“盐瓶”型束保持器系统，其中，固体材料板被刺穿多次(然而，在给定发动机中需要许多线)，以允许在发动机中利用给定数量的线。在这种布置中，型锻部提供机械障碍物本身，收缩力直接通过型锻部与束保持器的交界部传递。
通过将NiTi线11的端部型锻或使其向外展开，并且根据在先前构思中陈述的原理将它们聚集，可以在线的末端处获得累积的扩张效果。一旦扩大的末端被固连到位(图3c)，单独的线材以此方式的扩张通过向与其相邻的线穿过保持器本身传递提供障碍，而防止可能由于材料侧向紧缩而发生的滑动。实质上，形成了集合的扩大部，从而抵抗任何单独的线的滑动，并且这样一来，保持了束作为一个整体的完整性。
这个实施例允许NiTi线被固定以便能安全地传递由于NiTi线收缩而形成的大力，从而能产生机械功。
第三实施例
适用于这种发动机的工作元件的材料已证明为镍钛合金(NiTi)。这种合金是熟知的形状记忆合金并且在不同产业中具有许多用途。
如上文所描述，经由活塞和传动系统，通过这种合金(呈现为多根线)在工作芯内的收缩和膨胀而生成这种力。这种系统最重要的方面是能在两端固连NiTi元件，使得形成可靠的组件，从而允许在最多次数的工作循环执行中大力、小位移做功。
为了使镍钛诺芯能致动活塞，必须确定一种固定线束的方法，使得一端固定于芯顶部上，而另一端附连到活塞。
摩擦配合是将线固连在一起的一种可能方式。基本上，在摩擦配合中，使用两个表面的粗糙度来防止物体的滑动或运动。配合的效果由每个表面的摩擦系数、接触面积和各表面之间的压力来决定。
图4示出了通过摩擦配合来固连线束的方法。由以类似于柱式钻头卡盘的方式工作的设备来形成摩擦配合。然而，标准卡盘仅被设计成保持一块材料。
在图4中可以看出，卡盘包括两个部件：夹具30和调整器31。调整器由单个圆形块制成，而夹具可以包括若干单元以便增加与线束的表面接触。调整器通过成角度的螺纹部段连接到夹具。当调整器以顺时针方式旋转时，其造成夹具的成角度部段向下移动。夹具还具有竖直平坦部段，竖直平坦部段平行于线束。随着成角度部段向下运动，其造成平坦部段水平运动，从而向束的外表面施加力。结果导致单独的线被推在一起，从而增加了在它们之间的摩擦，并且带有足够的作用力，从而防止单独的线从束中被牵拉出来。
这个实施例的主要优点在于卡盘允许利用诸如卡盘钥匙之类的工具来手动调整施加到束上的力。
卡盘可由诸如不锈钢或铝之类的在水中具有高度抗腐蚀性的材料制成。给夹具和调整器上的螺纹涂润滑油脂还可以对抗单元卡住。
产生此实施例的动机在于能固定线，使得由这些线收缩所形成的大力能安全地传递从而能产生机械功。
第四实施例
如先前所提到的那样，适用于这种发动机的工作元件的材料已被证明为镍钛合金(NiTi)。这种合金是熟知的形状记忆合金并且在不同产业中具有许多用途。
经由活塞和传动机构，通过这种合金(呈现为多根线)在工作芯内的收缩和膨胀而生成这种力。这种系统最重要方面是能在两端固连NiTi元件，使得形成可靠的组件，从而允许在最多次数的工作循环中执行大力、小位移做功。
为了使镍钛诺芯能致动活塞，必须确定一种固定线束的方法，使得一端固定于芯顶部上，而另一端附连到活塞。
摩擦配合是将线固连在一起的一种可能方式。基本上，在摩擦配合中，使用两个表面的粗糙度来防止物体的滑动或运动。配合的效果由每个表面的摩擦系数、接触面积和各表面之间的压力来决定。
图5示出了一种构思40，用于在线束之间形成摩擦配合，以防止运行期间由竖直力所导致的任何线被移除。可以看出，设置有链条41，链条41由钢或其他材料制成。钩环42连接到链条，钩环42的尺寸允许链条完全穿过。
这个实施例允许通过绕束缠绕链条并且然后使链条穿过钩环而形成摩擦配合。穿过钩环的链条被张紧，以便迫使各线在一起，并且因此增加它们之间的摩擦。当链条完全张紧时，锁定销穿过最靠近钩环的链条内孔放置。这防止链条被拉动穿过钩环，因此维持链条中的张力。
因为仅须切割线，故而此实施例减少了制造束所需的步骤。而且，这种方法允许通过移除销而使线束快速地打开，从而将缩短运行期间移除或插入线所需的时间。
产生这种构思的动机是为了能固定NiTi线使得通过它们收缩形成的大力能安全地传递从而能产生机械功。
第五实施例
为了使镍钛诺芯致动活塞，必须确定一种固定线束的方法，使得一端固定到芯顶部，而另一端附连到活塞。
摩擦配合是将线固连在一起的一种可能方式。基本上，在摩擦配合中，使用两个表面的粗糙度来防止物体的滑动或运动。配合的效果由每个表面的摩擦系数、接触面积和各表面之间的压力来决定。
图6示出了为了将两个或更多个实心/空心线保持在一起而形成摩擦配合的方法。可以看出，使用弹簧夹50可以适于以紧密配合的布置将各线端部夹紧和保持在一起。
弹簧夹50通常是刚性弹性材料的连续件，其以圆形方式缠绕并且返回穿过槽装配。每个端部由竖直调整点组成。当这些点被拉在一起时，造成了夹的直径增加。为了在线束之间形成摩擦配合，当束已扩展到较大直径时，束将被挤进到夹内。当到位时，释放调整点，从而造成直径减小。直径的该减小造成夹迫使线在一起，并且因此增加每根线之间的摩擦。施加到线束的力由在夹中所用材料的弹性刚度决定。如果力足够大，这将在操作期间防止单独的线被拉出。
而且，这种方法的优点在于当发生相变时，随着线直径减小，夹子将减小其内半径，并且因此维持将束保持在一起的力。
产生此实施例的动机是为了能固定线，使得通过它们收缩形成的大力能安全地传递，从而能产生机械功。
第六实施例
为了使芯致动活塞，必须确定一种固定线束的方法，使得一端固定到芯顶部，而另一端附连到活塞。
摩擦配合是将线固连在一起的一种可能方式。基本上，在摩擦配合中，使用两个表面的粗糙度来防止物体的滑动或运动。配合的效果由每个表面的摩擦系数、接触面积和各表面之间的压力来决定。
图7示出了用于形成摩擦配合的另一实施例。这个实施例是基于先前论述的卡盘构思。类似于卡盘构思，这种构思通过使用至少一个夹具60向内压靠在线束的外表面上而形成摩擦配合。然而，对于卡盘构思，卡盘被手动调整，这造成卡盘在运行期间变松或者在维护期间卡盘意外被忘记而保持松动的可能风险。
此实施例通过使用弹簧62来迫使夹具抵靠表面从而增加各线之间的摩擦来避免这个问题。在图7中，还示出了俯视图，其中，使用三个夹具接触线束。在安装期间，夹具60被往回拉并且保持。然后将束插入芯。一旦就位，释放夹具，这样，它们封闭束的外侧。所施加的力取决于所用弹簧的刚度。
第七实施例
此实施例提供了针对在以束组装期间无需对线个别定位的方式固连形状记忆合金(SMA)线中所涉及的问题的解决方案。目前所采用的方法涉及使用“盐瓶”的实施例，“盐瓶”包括金属板，金属板被钻出用于束中所包含的每根线的单独的孔。这个方法需要较长的手工组装时间，从而造成在组装期间较长的生产周期和成本。本文所论述的实施例描述了一种固连线束的方法，其中，安装线束的次序可能是随机的，因此允许SMA线束的更自主和更快速的组装。
此实施例还提供一种束固连方法，其能消除对于型锻或有隆起的线的需要，并且，施加在线上的摩擦力足以固连它。相比于盐瓶构思，这将是有利的，因为将会去除SMA线加工步骤，从而降低了制造成本。
此实施例涉及使用缆线夹套70来将线束固连在一起。缆线夹套通常用于将电线固连在容器中以便防止外部环境影响内部的电气部件。此实施例提出了这种装置的替代用途。缆线夹套部件在图8中示出，并且包括两件(两部分)：基座71和帽72。
基座71部件包括柔性翅片73或齿和螺纹特征部74。可以看出，帽72包含与基座匹配的内螺纹，以及渐缩的内部几何形状。当旋转到基座上时，下降的帽造成翅片被迫在径向上朝向彼此。这些闭合的且可能具有内衬来增加摩擦的齿被用来固连穿过中空中心部伸展的线。这种操作在图9中示出。
所提出的使用这种部件来固连线束的应用可能需要更牢固的设备型式，例如由钢制成的型式。图10示出了在这种将线束固连在一起的应用中的设备。
第八实施例
经由活塞和传动机构，通过这种合金(呈现为多根线)在工作芯内的收缩和膨胀来生成力。这种系统的最重要方面在于能在两端固连NiTi元件，使得形成可靠组件，从而允许在最多次数的工作循环中执行大力、小位移做功。
此实施例提供了针对在以束组装期间无需对线个别定位的方式固连形状记忆合金(SMA)线中所涉及的问题的解决方案。目前所采用的方法涉及使用“盐瓶”的实施例，“盐瓶”包括金属板，金属板被钻出用于束中所包含的每根线的单独的孔。这个方法需要较长的手动组装时间，从而造成在组装期间较长的生产周期和成本。该实施例提供了一种固连线束的方法，其中，安装线束的次序可能是随机的，因此允许SMA线束的更自主和更快速的组装。
此实施例还提供一种束固连方法，其能消除对于型锻或有隆起的线的需要，并且，施加在线上的摩擦力足以固连它。相比于盐瓶构思，这将是有利的，因为将会去除SMA线加工步骤，从而降低了制造成本。
此实施例涉及使用加压空气或流体和弹性管状环80以将线束固连在一起。当瘪缩时，这个环的内径将大于环完全充胀时的内径。通过在充胀前将线紧密地放置于环内，这种性质能固连线。此时，环的充胀将造成径向压力施加到包含于其中心的各线上，从而导致它们通过摩擦被固定就位。图11示出了这个实施例的操作。
如从上面的图11可以看出，81示出了处于其瘪缩状态的环，而82示出了处于其充胀状态的环。初始地，环被示出为较高并且较薄。然而，随着引入压力，环的高度减小，其宽度和管状厚度增加。这主要在上面的平面图83和84中示出，其中，t是充胀之前的厚度，而T是充胀之后的厚度。在此示例中，可以说T>t，并且环将适合用于将镍钛诺束固连于其内径中。该固连在图12中示出，图12示出了由大致管状环81、82固连的线的平面图。
用来制造环的材料应具有足够的弹回力以耐受固连线所需的力，同时具有足够的弹性，以提供增加其内径所需的位移。一种材料可以是尼龙，其能提供这些属性，类似于施加用于洞眼手术中的血管成形(心脏)球囊中的属性。也可以有利地为这种环构造一容器，该容器将限制环的外径膨胀，从而进一步向其内部膨胀提供更多的力/位移。这种容器也可以用于在充胀前加载线束，因为与相对柔性的可充胀环相比，该容器提供实心的引导件。这些内容在图13和图14中示出，其中，分别示出了带有和不带有线束的实施例。
第九实施例
经由活塞和传动机构，通过这种合金(呈现为多根线)在工作芯内的收缩和膨胀来生成力。这种系统的最重要方面在于能在两端固连线元件，使得形成可靠的组件，从而允许在最多次数的工作循环中执行大力、小位移做功。
此实施例提供一种束固连方法，其能排除对于型锻或有隆起的线的需要，并且，施加在线上的摩擦力足以固连它。这将是有利的，因为除了用不复杂的零件构建之外，还去除了SMA线加工步骤，从而降低了制造成本。
可以通过使用直支架90、螺钉和螺母来实现一种固连线束的方法。支架将用来通过拧紧螺钉而在线10上提供力。这些支架也可以具有作为间隔件的次要功能。图15示出了这种实施例的多个视图，其中，示出了俯视图(a)和侧视图(b)和(c)。
支架充当夹具，从而增加了在转动和拧紧螺钉时施加到镍钛诺线上的力。此实施例是有利的，因为其允许立即固连大量线而不需要复杂的零件。与SMA线接触的支架的表面也可以粗糙化以增加所施加的摩擦力并且因此进一步固连线。在使用这种方法固连线之后，可以使用保持器槽100将束在芯内保持就位，如图16所示。
第十实施例
经由活塞和传动机构，通过这种合金(呈现为多根线)在工作芯内的收缩和膨胀来生成力。这种系统的最重要方面在于能在两端固连线元件，使得形成可靠的组件，从而允许在最多次数的工作循环中执行大力、小位移做功。
为了以可靠并且耐用的方式来固连多根线，必须开发出一种能在两端锚固线的系统/设备。这种系统必须在高负荷下操作。这种组件可以被称作“束保持器”。
束保持器必须克服某些具体问题：
1)在操作期间，传递线的大力、小位移负荷。
2)允许线尽可能紧密地挤靠，以允许从传递水到线和从线到传递水的最大传热。
3)从制造的角度来看，必须消除将数百根线放置于某种支承件中的繁琐且费力的过程，并且要减少生产时间和成本。
以下是在加载条件下将线组夹紧在束中而不需要制造复杂零件的方法，该方法也可在两端都有隆起或被型锻的线上使用。
可将金属环110放置于线组周围，然后使用压机来围绕线压缩环，之后，线将形成紧致并且紧凑的束。如在图17和图18中所示，因为隆起部111或型锻部111比线的其余部分略宽，这种布置并不允许一根线经过另一根线。
压缩环用来将线保持在位，并且维持各线之间的间隙，这些间隙在任何阶段都小于型锻部或隆起部的直径。这防止(线被)牵拉穿过。在负荷下的复合效果是施加到压缩环上的负荷的径向传递，压缩环可以被设计成安置于框架上。
而且，为了在对环进行压缩之前将线保持到位，可以初始地向线施加能凝固成固体形式的陶瓷基液体或橡胶。当凝固时，线被保持在位。然后压缩环施加到新凝固的固体外侧并且被压缩，如图18所示。聚合物/橡胶/陶瓷材料是非承载的，并且负荷再次在径向转移到压缩环上。
第十一实施例
为了以可靠并且耐用的方式来固连多根线，必须开发出一种能在两端锚固线的系统/设备。这种系统必须在高负荷下操作。这种组件已被称作“束保持器”。
束保持器必须克服某些具体问题：
1)在操作期间，传递线的大力、小位移负荷。
2)允许线尽可能紧密地挤靠，以允许从传递水到线和从线到传递水的最大传热。
3)从制造的角度来看，必须消除将数百根线放置于某种支承件中的繁重且费力的过程，并且要缩短生产时间和成本。
对于这种束保持器实施例，线可以安装于支承零件上，支承零件具有多个凹槽120。凹槽起到两个作用：
1、增加线与支承件接触的表面，使得摩擦将不允许线运动。
2、引导线的作用，使得它们将不会一个在另一个顶部上(甚至在夹紧线并将线路径分开时张紧)。
图19是用于SMA线的带凹槽的支承件120和(a)处于打开位置和(b)处于闭合位置的夹具的示意图。夹具可以具有在内侧上的附加弹性张紧器，以确保线将不会随着时间过去而变松。
支承件的底部较宽，使得其能分开线并且改善传热。支承件可安装于板中以用作束保持器。
此实施例解决了单独地型锻线的问题，并且其将使用具有弹性张紧元件的拧紧元件来将它们固定就位。
第十二实施例
这个束保持器设计解决了将线固定在一起所引发的许多问题，同时保持其结构完整性不受破坏。
束保持器包括多个带螺纹的线，多个带螺纹的线固定在一起并且紧密地放置到锥形孔内和夹头布置内。螺纹用来维持各线之间的良好接触并且在循环时不允许它们从束滑动。
图20展示了用于SMA线10的螺纹130的类型：a)直螺旋螺纹131；b)锥形螺旋螺纹132。图21示出了在一束中的多个螺纹SMA线140。当力施加到束中的线上时，夹头和锥形部将螺纹压紧在一起。图22示出了在锥形夹头中的SMA线，锥形夹头由附图标记150所示。
螺纹的直径选择为该结构的最薄部分将是线的接合部分(浸没于冷/热流体中的部段)，接合部分紧邻于螺纹的下方。
与流体流相互作用的线的长度被拉伸或轧制为更小直径，因此，在各线之间引入了间隙以便于流体流动。
减小的直径可以优化，以允许在流体与SMA线之间最佳传热。
图23a和图23b示出了根据另一实施例的多个带螺纹的线设计160。如图23a所示，线161的端部具有螺纹并且加粗(butted)，以便将它们实施于压缩束配件中。如图23b所示，在一实施例中，沿着线的整个长度162形成螺纹。螺纹增加了线的表面积，以及增加了在通过工作流体循环加热和冷却期间沿着这个表面的湍流。这种增加的表面积和湍流将用来提高线的热力学性能。
期望的是要最小化由于流动路径增加的复杂性而导致的摩擦损失。减小这种效果的方法可以是优化线束内的线布局，由此，该束的外线可以是平滑的(其中，工作流体可以容易地传热)，并且内线将具有带螺纹的长度，因为在向整个束传热期间，内线将最难达到。此外更进一步地，螺纹的尺寸逐渐增加，其中，外线开始变得平滑，但是随着线伸展到中心，逐渐具有更深的螺纹。
图24示出了芯的实施例，其中，多个SMA线10在使用中平行地布置于能量回收设备中。芯容纳于腔室中并且经由阀170和歧管171、172连接到流体源。SMA线10在两端由底部束保持器172和顶部束保持器173固连。芯一端与活塞174连通，活塞174可以响应于SMA线的膨胀和收缩而运动以生成能量。
在说明书中，术语“包括、包括有、包括了、正包括”或其任何变型以及术语“包含、包含有、包含了、正包含”和其任何变型被认为完全是可互换的并且它们应提供最广泛可能的解释并且反之亦然。
本发明并不限于在上文中所描述的实施例，而是可以在构造和细节两方面都做出变化。

Claims (18)

1.一种能量回收设备，包括：
驱动机构；
发动机，所述发动机包括多个形状记忆合金(SMA)元件或者负热膨胀(NTE)元件，所述形状记忆合金(SMA)元件或者负热膨胀(NTE)元件在第一端处固定并且在第二端处连接到所述驱动机构，其特征在于，所述NTE元件布置成束摩擦配合配置，所述束摩擦配合配置适于确保所述NTE元件紧密地挤靠在一起。
2.根据权利要求1所述的能量回收设备，其特征在于，包括支架，所述支架适于将所述SMA或NTE元件以束摩擦配合配置夹持在一起。
3.根据权利要求1或2所述的能量回收设备，其特征在于，至少一个SMA或NTE元件在一端处被型锻，以形成机械障碍物，从而在使用中防止所述元件滑动。
4.根据前述权利要求中任一项所述的能量回收设备，其特征在于，包括摩擦配合设备。
5.根据权利要求4所述的能量回收设备，其中，所述设备包括卡盘，所述卡盘适于将所述SMA或NTE元件以摩擦配合配置固连。
6.根据权利要求5所述的能量回收设备，其特征在于，所述卡盘包括夹具和调整器，所述调整器被配置成调整施加到所述SMA或NTE元件上的力。
7.根据前述权利要求中任一项所述的能量回收设备，其特征在于，包括摩擦配合设备，其中，所述设备包括链条，所述链条适于使用钩环围绕所述SMA或NTE元件张紧。
8.根据前述权利要求中任一项所述的能量回收设备，其特征在于，包括摩擦配合设备，其中，所述设备包括弹簧夹，以确保所述SMA或NTE元件紧密地挤靠在一起。
9.根据权利要求8所述的能量回收设备，其特征在于，所述弹簧夹包括刚性材料，所述刚性材料以圆形方式缠绕并且返回穿过槽装配。
10.根据前述权利要求中任一项所述的能量回收设备，其特征在于，包括摩擦配合设备，其中，所述设备包括夹具，所述夹具适于将所述SMA或NTE元件以摩擦配合配置固连，其中，所述夹具由至少一个弹簧偏压，以迫使所述夹具围绕所述SMA或NTE元件。
11.根据前述权利要求中任一项所述的能量回收设备，其特征在于，包括摩擦配合设备，其中，所述设备包括缆线夹套，以将所述SMA或NTE元件以摩擦配合配置固连。
12.根据前述权利要求中任一项所述的能量回收设备，其特征在于，包括摩擦配合设备，其中，所述设备包括加压弹性管状环，以将所述SMA或NTE元件以摩擦配合配置固连。
13.根据权利要求12所述的能量回收设备，其特征在于，所述弹性管状环是可充胀的。
14.根据前述权利要求中任一项所述的能量回收设备，其特征在于，包括摩擦配合设备，其中，所述设备包括压缩环，所述压缩环被配置成保持所述SMA或NTE元件在位。
15.根据前述权利要求中任一项所述的能量回收设备，其特征在于，包括摩擦配合设备，其中，所述设备包括至少一个凹槽支承件。
16.根据前述权利要求中任一项所述的能量回收设备，其特征在于，至少一个SMA或NTE元件包括带螺纹的线。
17.根据权利要求16所述的能量回收设备，其特征在于，所述带螺纹的线包括直螺旋螺纹或者锥形螺旋螺纹。
18.用于能量回收设备中的多个线元件，所述多个线元件包括形状记忆合金或者其他负热膨胀(NTE)材料，其中，至少一个线元件在一端处固定并且在第二端处自由运动，使得所述线元件相邻排列并且彼此摩擦或干涉接触并且利用固连装置在线的外周界处固连。
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