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Die Erfindung betrifft eine Thermogeneratoranordnung gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung zum Überwachen eines bewegten Bauteils gemäß Anspruch 12 sowie ein Verfahren zum Überwachen eines bewegten Bauteils gemäß Anspruch 13.
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Bewegte Teile wie z. B. Wellen müssen für einen sicheren Betrieb überwacht werden, wobei Zustandsgrößen der bewegten Teile und/oder mit den bewegten Teilen mechanisch gekoppelter Teile (z. B. Lager) ermittelt werden.
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Die
WO 2007 023 214 A1 beschreibt ein Kugellager mit einem äußeren, feststehenden Ring und einem inneren, rotierenden Ring, an dem ein elektronisches System, das ein thermoelektrisches Material aufweisen kann, angeordnet ist.
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Die
DE 11 2004 001 823 T5 offenbart eine in einem Kugellager geführte Welle und eine Sensoreinheit, die ein thermoelektrisches Element aufweist. Die Sensoreinheit ist an einem stehenden Laufring des Kugellagers montiert.
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Die
JP 2003 113 850 A offenbart ein Kugellager, an dem ein Thermogenerator an einem feststehenden Teil angeordnet ist.
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem besteht darin, eine Thermogeneratoranordnung und eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die auf effiziente Weise einen kontrollierten Betrieb eines in Bewegung versetzten Bauteiles ermöglichen.
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Dieses Problem wird mittels der Thermogeneratoranordnung gemäß Anspruch 1, mittels der Vorrichtung gemäß Anspruch 12 sowie mittels des Verfahrens gemäß Anspruch 13 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Danach wird ein Thermogeneratoranordnung angegeben, mit einem bewegbaren Bauteil in Form einer Welle und einer Vorrichtung zum Überwachen des bewegbaren Bauteils. Die Vorrichtung weist Folgendes auf:
- – einen die Welle zumindest abschnittsweise umgebenden Träger, der so an der Welle festgelegt ist, dass er bei Rotation der Welle ebenfalls in Rotation versetzt wird;
- – mindestens einen derart auf dem Träger angeordneten Thermogenerator, dass er unter Einwirkung eines Temperaturgefälles, das bei Rotation der Welle auftritt, elektrische Energie erzeugt; und
- – Mittel zum Bestimmen einer Messgröße bei Rotation der Welle, die mit der vom Thermogenerator erzeugten elektrischen Energie betrieben werden.
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Des Weiteren weist die Thermogeneratoranordnung einen Turbulenzring auf, der mit der Welle derart verbunden ist, dass er sich bei Rotation der Welle mitbewegt, wobei der Turbulenzring Strukturen aufweist, die bei Rotation einen Luftstrom weg von der Kaltseite des mindestens einen Thermogenerators erzeugen.
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Außerdem wird eine Vorrichtung zum Überwachen eines bewegten Bauteils angegeben, mit
- – mindestens einem Thermogenerator, wobei die Vorrichtung in Bezug auf das Bauteil derart anzuordnen ist, dass der Thermogenerator unter Einwirkung eines Temperaturgefälles, das bei Bewegen des Bauteils auftritt, elektrische Energie erzeugt;
- – Mitteln zum Bestimmen einer Messgröße bei Bewegen des Bauteils, die mit der vom Thermogenerator erzeugten elektrischen Energie betrieben werden, und
- – einen Turbulenzring, der mit dem Bauteil derart verbunden ist, dass er sich bei Rotation des Bauteils mitbewegt, wobei der Turbulenzring Strukturen aufweist, die bei Rotation einen Luftstrom weg von der Kaltseite des Thermogenerators erzeugen.
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Das Bauteil wird in Rotation und/oder in eine lineare Bewegung versetzt, wobei durch das Bewegen des Bauteils insbesondere durch Reibung Wärme (d. h. ein Wärmegefälle) entsteht, die durch den Thermogenerator in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Die Vorrichtung ist entsprechend so beschaffen, dass sie so relativ zu dem Bauteil angeordnet werden kann, dass das Wärmegefälle auf den Thermogenerator einwirkt.
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Der durch die am bewegten Bauteil entstehende Wärme (d. h. durch das entstehende Wärmgefälle) angetriebene Thermogenerator versorgt Mittel zum Bestimmen einer Messgröße, z. B. in Form eines Sensor (oder mehrerer Sensoren), der eine Messgröße in Bezug auf das bewegte Bauteil erfasst.
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Bei der Messgröße kann es sich z. B. um Temperatur, Beschleunigung, Vibration, Druck, Geschwindigkeit und/oder eine Längenänderung handeln. Die Messgröße kann eine Größe des bewegten Bauteils selber und/oder eine Größe eines in die Bewegung des Bauteils involvierten weiteren Bauteiles sein, z. B. eines Lagers, über das das Bauteil gelagert ist.
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Insbesondere können durch Auswerten der Sensordaten kritische Betriebszustände oder Schäden am Bauteil erkannt werden. Des Weiteren kann mittels der Sensordaten eine Steuerung von Wartungs- und Austauschintervallen erfolgen sowie generell der Betrieb des Bauteils gesteuert werden. Beispielsweise ist das bewegte Bauteil ein Teil einer Werkzeugmaschine, ein Rad eines Schienenfahrzeugs (speziell an Güterwagons), eine Rolle von Transportbändern oder ein rotierendes Teil eines Aufzugs.
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Wird beispielsweise die Temperatur des Bauteils durch den Sensor ermittelt, kann insbesondere eine Abweichung von der üblichen Betriebstemperatur festgestellt werden, wobei eine Abweichung auf eine ungewöhnlich hohe Belastung oder Reibung des Bauteils und somit auf einen fehlerhaften Betriebszustand hindeuten kann. Wird mit dem Sensor alternativ oder zusätzlich eine Schwingung des Bauteils registriert, kann z. B. eine Unwucht, insbesondere eines rotierenden Bauteiles, erkannt und ihr entgegengewirkt werden.
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Die Vorrichtung zum Überwachen eines bewegbaren Bauteils weist einen Träger auf, über den der Thermogenerator an dem (in Bewegung versetzbaren) Bauteil in Form einer Welle festlegbar ist, wobei der Träger die Welle im montierten Zustand zumindest abschnittsweise umgibt. Durch diese Anordnung wird der Träger und damit der Thermogenerator beim Bewegen (Rotieren) der Welle ebenfalls in Rotation versetzt. Der montierte Träger steht insbesondere in thermischem Kontakt mit der Welle und ist mit ihr z. B. kraft- oder stoffschlüssig verbunden. In einem Beispiel ist der Träger ringförmig ausgebildet und kann auf die Welle (z. B. per Presspassung) aufgepresst werden.
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In einer anderen Ausführungsform der Erfindung steht der Thermogenerator in montiertem Zustand in thermischem Kontakt mit dem bewegten Bauteil steht. Insbesondere kann der Thermogenerator in thermischem Kontakt mit einem Abschnitt des Bauteils stehen, der eine Temperatur aufweist, die gegenüber seiner Umgebung erhöht ist. Ist das bewegbare Bauteil in einem Lager gelagert, kann der Thermogenerator auch in Kontakt mit dem Lager stehen bzw. über das Lager in thermischem Kontakt mit dem Bauelement sein.
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Der Thermogenerator ist insbesondere in Form eines mikrotechnologisch hergestellten Bauelementes ausgebildet. Ein derartiger mikrotechnologisch hergestellter (per Dünnfilmtechnik hergestellter) Thermogenerator weist z. B. eine Höhe im Bereich von 100 bis 1000 μm und einen Querschnitt im Bereich zwischen 0,5 bis 25 mm2 auf. Die Masse eines miniaturisierten Peltierelementes liegt beispielsweise im Bereich von unter einigen hundert Milligramm, so dass sie geeignet sind, auch an dem bewegbaren Bauteil befestigt zu werden.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Erfindung nicht auf mikrotechnologisch hergestellte Thermogeneratoren beschränkt ist, sondern im Prinzip beliebige Arten von Thermogeneratoren verwendet werden können, d. h. Bauelemente, die nach dem Seebeck-Effekt unter Einwirkung eines Temperaturgradienten elektrische Energie erzeugen. Selbstverständlich kann im Prinzip auch ein Peltierelement, das eigentlich zum Kühlen und/oder Heizen vorgesehen ist, als Thermogenerator zum Betreiben der Mittel zum Bestimmen einer Messgröße eingesetzt werden.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist der Thermogenerator eine Wärmesenke auf, wobei die Wärmesenke Mittel aufweist, über die sie an dem Bauteil festgelegt werden kann. Ist das Bauteil in einem Lager gelagert, kann die Wärmesenke über die Mittel auch an dem Lager festgelegt werden. In einem Beispiel ist die Wärmesenke ring- oder scheibenförmig ausgebildet und kann z. B. an einem als Welle ausgebildeten Bauteil oder an einem als Kugellager ausgebildeten Lager des Bauteils montiert werden. In einer Ausgestaltung ist die Wärmesenke einstückig mit einem Träger für den Thermogenerator ausgebildet. Dies ist jedoch nicht zwingend notwendig, so kann es sich bei dem Träger und der Wärmesenke durchaus auch um zwei separat hergestellte Teile handeln.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist ein Mittel in Form eines Turbulenzringes auf, der (in montiertem Zustand) bei Bewegen des Bauteils eine Luftströmung von einem thermoelektrischen Bauelement des Thermogenerators weg erzeugt und somit zur Kühlung des thermoelektrischen Bauelementes beiträgt, d. h. die Funktion eines Wärmetauschers hat. Insbesondere kann die durch die Luftströmung erzeugte Kühlung einen Temperaturgradienten verstärken, der von dem thermoelektrischen Bauelement zur Spannungserzeugung genutzt wird, d. h. die Luftströmung erfolgt von einer Kaltseite des thermoelektrischen Bauelementes weg.
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Ist das bewegte Bauteil eine Welle, weisen die Mittel zur Erzeugung der Luftströmung z. B. ein ringförmiges Element auf, das sich um die Welle herum erstreckt und mit dieser verbunden ist, so dass es sich bei Rotation der Welle mitdreht. Das Element besitzt zudem Strukturen (z. B. Flügelstrukturen), die bei Rotation des Elementes die Strömung erzeugen.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung weisen die Mittel zum Bestimmen einer Messgröße mindestens einen Sensor, eine elektronische Steuerung und/oder eine Datensendeeinrichtung umfassen, wobei die Datensendeeinrichtung dazu dienen kann, Daten des Sensors an eine außerhalb des bewegten Bauteils angeordnete Empfangseinrichtung zu senden. Auch kann eine Datenspeicherungseinheit nebst einer Datenaufbereitung und/oder Datenkomprimierung sinnvoll sein, da so das zu übertragende Datenvolumen ebenfalls reduziert werden kann. Die Mittel zum Bestimmen einer Messgröße (z. B. ein Sensor) können so angeordnet sein, dass sie bei Bewegen (z. B. Rotation) des Bauteils ebenfalls in Bewegung versetzt werden. Die Datensendeeinrichtung umfasst insbesondere einen Funksender (z. B. einen RFID-Transponder), der mit einem außerhalb der Vorrichtung angeordneten Empfänger kommuniziert (z. B. über 300 m entfernt). Beispielsweise ist der Funksender in der Lage, mit mehreren Empfängern (z. B. Monitorsystemen zum Empfangen von Sensordaten) zusammen zu arbeiten.
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In einer Weiterbildung weist die Vorrichtung Mittel zum Speichern vom Thermogenerator erzeugter elektrischer Energie auf; z. B. in Form einer Dünnfilmbatterie oder eines Kondensators.
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Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Vorrichtung Mittel zur Überwachung und/oder Mittel zum Umwandeln der vom Thermogenerator erzeugten Spannung auf, z. B. in Form eines Stepup-Konverters.
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In einer anderen Variante weist die Vorrichtung Anpassungsmittel auf, die die Energiezufuhr vom Thermogenerator zu den Mitteln zum Bestimmen einer Messgröße in Abhängigkeit von einer momentanen vom Thermogenerator zur Verfügung steilbaren Energiemenge steuern (Powermanagement). Beispielsweise wird die Energiezufuhr in Abhängigkeit von einer momentan am Thermogenerator zur Verfügung stehenden elektrischen Leistung und/oder dem Ladezustand des Energiespeichers gesteuert.
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Hierzu sind die Anpassungsmittel z. B. ausgebildet, die Energieabgabe des Thermogenerator derart zu steuern, dass die Energie den Mittel zum Bestimmen einer Messgröße in zeitlichen Intervallen zugeführt wird. Hierbei kann die Länge der zeitlichen Intervalle in Abhängigkeit einer momentan vom Thermogenerator zur Verfügung steilbaren elektrischen Leistung eingestellt werden. Beispielsweise werden die Zeitintervalle relativ kurz eingestellt, wenn der Thermogenerator eine ausreichende Energiemenge zur Verfügung stellen kann. Dies bedeutet, dass die vom Thermogenerator erzeugte elektrische Leistung zum Betrieb der Mittel zum Bestimmen einer Messgröße ausreichend ist, d. h. z. B. einen voreinstellbaren Wert überschreitet.
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Ist die insgesamt vom Thermogenerator abgegebene elektrische Leistung gering (z. B. unterschreitet sie einen voreinstellbaren Wert), werden die Zeitintervalle, in denen Energie an die Mittel zum Bestimmen einer Messgröße geliefert wird, verlängert. Damit ist sichergestellt, dass die Mittel zum Bestimmen einer Messgröße ihre Funktion auch bei sich verändernder Temperatureinwirkung auf den Thermogenerator erfüllen können und insbesondere ein länger andauernder Ausfall der Mittel zum Bestimmen einer Messgröße vermieden wird.
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Zusätzlich können die Anpassungsmittel auch die zeitlichen Abstände zwischen den Intervallen, während derer den Mitteln zum Bestimmen einer Messgröße Energie zugeführt wird, anpassen; z. B. bei nur schwacher elektrischer Leistung am Thermogenerator größere Abstände etwa zwischen Messintervallen vorsehen.
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In einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren angegeben, das zum Überwachen eines in Bewegung versetzbaren Bauteils in Form einer Welle dient und die Schritte umfasst:
- – Festlegen eines Trägers an der Welle derart, dass er bei Rotation der Welle ebenfalls in Rotation versetzt wird,
- – wobei ein Thermogenerator derart auf dem Träger angeordnet ist, dass er unter Einwirkung eines Temperaturgefälles, das bei Rotation der Welle auftritt, elektrische Leistung erzeugt, und ein Turbulenzring mit der Welle derart verbunden ist, dass er sich bei Rotation der Welle mitbewegt, wobei der Turbulenzring Strukturen aufweist, die bei Rotation einen Luftstrom weg von der Kaltseite des Thermogenerators erzeugen; und
- – Anordnen von Mitteln zum Bestimmen einer Messgröße, die mit der durch den Thermogenerator erzeugten elektrischen Leistung betrieben werden;
- – Bestimmen einer Messgröße bei bewegter Welle unter Verwendung der Mittel.
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Das Anordnen des Thermogenerators und/oder der Mittel zum Bestimmen einer Messgröße kann auch als Nachrüstmaßnahme erfolgen, d. h. der Thermogenerator bzw. die Mittel werden an einer bestehenden Vorrichtung (z. B. einem Kugellager) nachträglich montiert.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Beispiels einer Vorrichtung zum Überwachen des Betriebs einer Welle;
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2 Seitenansicht der Vorrichtung der 1;
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3 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsvariante der Erfindung;
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4 eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung der 3;
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5 eine Variante eines Strömungselementes für die erfindungsgemäße Vorrichtung.
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1 zeigt ein in periodische Bewegung versetzbares Bauteil in Form einer Welle 1 auf, die in einem als Kugellager 2 ausgebildeten Lager drehbar gelagert ist. Im Bereich des Kugellagers 2 ist eine Vorrichtung zum Überwachen des Betriebs der Welle 1 angeordnet, wobei die Vorrichtung mehrere Thermogeneratoren 3 aufweist, die unter Einwirkung eines Temperaturgefälles, das bei Rotation der Welle 1 im Bereich des Kugellagers 2 entsteht, elektrische Leistung erzeugen.
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Die Thermogeneratoren 3 sind auf einem ringförmigen Träger 4 angeordnet, wobei eine zentrale Bohrung des Trägers 4 von der Welle 1 durchgriffen wird. Welle und Träger können z. B. per Presspassung oder stoffschlüssig miteinander verbunden sein, wobei die Verbindung derart ausgeführt ist, dass sich der Träger 4 bei Rotation der Welle 1 mitdreht. In einer Variante besteht der Träger 4 aus einem thermisch schlecht leitenden Material (z. B. FR-4, das auch als Material für elektronische Leiterplatten verwendet wird) oder weist ein derartiges Material auf.
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Zwischen dem Kugellager 2 und dem Träger 4 befindet sich darüber hinaus ein Ring 5 aus einem thermisch gut leitenden Material (etwa Metall, z. B. Kupfer), der für eine gute Wärmeanbindung der Thermogeneratoren 3 zu dem Kugellager 2 (insbesondere zu Bereichen des Kugellagers, die bei Rotation der Welle 1 eine erhöhte Temperatur aufweisen) ermöglicht. Um einen guten Wärmekontakt herzustellen, weist der Träger 4 im Bereich der Thermogeneratoren 3 Öffnungen auf, so dass die am Kugellager bei Betrieb der Welle entstehende Wärme über den Ring 5 im Wesentlichen nur über die Öffnungen und die Thermogeneratoren 3 fließt.
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In dem Beispiel der 1 und 2 sind vier Thermogeneratoren entlang eines äußeren Umfanges des ringförmigen Trägers 4 angeordnet. Es versteht sich, dass auch Ausführungen möglich sind, die weniger oder mehr Thermogeneratoren vorsehen.
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Im vorliegenden Beispiel sind die Thermogeneratoren 3 an einer dem Kugellager 2 abgewandten Seite des Trägers 4 angeordnet. Auf dieser Seite befindet sich zusätzlich ein ringförmiger Kühlkörper 6 zur Kühlung einer dem Kugellager 2 abgewandten Seite (der Kaltseite) der Thermogeneratoren 3. Der Kühlkörper 6 sitzt auf der Welle 1, so dass er bei Rotation der Welle ebenfalls in Rotation versetzt wird. Darüber hinaus weist der Kühlkörper Strukturen 61 auf, die bei Rotation einen Luftstrom von dem Träger 4 und damit von den Thermogeneratoren 3 weg erzeugen.
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Der Kühlkörper 6 besteht beispielsweise aus einem gut wärmeleitenden Material (z. B. Aluminium). Es wird darauf hingewiesen, dass die Strömungserzeugung auch durch ein zu dem Kühlkörper gesondertes Teil erfolgen kann (s. 4).
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Aus Stabilitätsgründen ist in einer Variante der Kühlkörper 6 mit dem Träger 4 mechanisch gekoppelt. Damit möglichst wenig Wärme über diese Kopplung und möglichst viel über die Thermogeneratoren 3 abfließt, kann der Träger entsprechend gestaltet sein, z. B. wie erwähnt aus einem schlecht wärmeleitenden Material gebildet sein. Der Wärmefluss vom Kugellager 2 über die Thermogeneratoren 3 ist in 2 dargestellt (durch Pfeile gekennzeichnet). Insbesondere wird das Temperaturgefälle durch Reibungswärme, die bei Rotation der Welle in dem Lager entsteht, hervorgerufen.
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In der Seitenansicht der 2 ist darüber hinaus zu erkennen, dass an der dem Kugellager 2 zugewandten Seite der Wärmesenke 6 Mittel zur Bestimmung einer Messgröße angeordnet sind, die in Form mehrerer Sensorelemente 7 ausgebildet sind. Des Weiteren ist eine Elektronik 8 mit einer Datensendeeinrichtung vorhanden. Das Sensorelement 7 kann z. B. zum Erfassen einer Temperatur (insbesondere im Bereich des Kugellagers 2) ausgebildet sein, z. B. in Form eines Thermoelementes, einer Diode oder eines Thermistors.
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Insbesondere können die Sensorelemente 7 eine Aussparung (nicht dargestellt) des Trägers 4 durchgreifen und an dem oder in dem Ring 5 enden. Die elektronischen Komponenten 7, 8 sind so an der Welle 1 festgelegt, dass sie sich mit der Welle mitbewegen.
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Die elektrische Verbindung zwischen den verschiedenen Sensorelementen, den Thermogeneratoren oder sonstiger Elektronik kann z. B. durch Leiterelemente (nicht dargestellt) erfolgen oder in Leiterplattentechnik (z. B. einschließlich Leiterbahn, Durchkontaktierung) auf dem Träger 4 ausgeführt sein. Des Weiteren können auf dem Träger Mittel zur Spannungstransformation und/oder Stromspeicherung vorhanden sein.
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Zum Fixieren der ringförmigen Elemente 4, 5, 6 kann zusätzlich ein Klemmring (nicht dargestellt) vorhanden sein, der z. B. in einer Nut der Welle einrastet. Alternativ oder zusätzlich können die ringförmigen Elemente 4, 5, 6 selber Raststrukturen aufweisen, die in entsprechende Ausnehmungen der Welle 1 eingreifen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die verwendeten Thermogeneratoren mikrotechnologisch hergestellt sein können, es sich jedoch auch um konventionell hergestellte oder sonstige Thermogeneratoren handeln kann, die größere Abmessungen als die mikrotechnologisch erzeugten Thermogeneratoren aufweisen.
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Die 3 und 4 betreffen eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei 3 eine Explosionsdarstellung darstellt und 4 die Vorrichtung in zusammengesetztem Zustand zeigt. Wie im ersten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung einen ringförmigen Träger 4 auf, an dem mehrere Thermogeneratoren 3 angeordnet sind.
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Der Träger 4 weist eine zentrale Bohrung 41 auf, die die Welle 1 durchgreift und ist an einem Kugellager 2, in dem die Welle 1 gelagert ist, angeordnet. Im Unterschied zum Beispiel der 1 und 2 ist der Träger jedoch an einem Teil 21 (z. B. Käfig) des Kugellagers 2 festgelegt, so dass er sich bei Rotation der Welle 1 nicht mitdreht. Der Träger 4 kann z. B. per Schraubverbindung an einer Stirnseite 211 des Teiles 21 befestigt sein. Selbstverständlich sind auch andere Befestigungsarten, z. B. Verkleben, möglich.
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An einer dem Kugellager 2 abgewandten Seite des Trägers 4 und damit an der Kaltseite der Thermogeneratoren 3 ist ein ringförmiger Kühlkörper 6 vorgesehen, der mit dem Träger 4 z. B. verschraubt oder auf andere Art mechanisch verbunden sein kann. Der Kühlkörper weist ein hochwärmeleitfähiges Material (Silber, Kupfer oder Aluminiumnitrid) auf und dient zur Kühlung der Kaltseite der Thermogeneratoren 3 und damit zur Aufrechterhaltung oder Verstärkung des bei rotierender Welle am Lager 2 auftretenden Temperaturgradienten.
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Der Träger 4 ist so gestaltet, dass er das Kugellager 2 und den Kühlkörper 6 im Wesentlichen thermisch voneinander isoliert, so dass ein vom Kugellager 2 ausgehender Wärmestrom nahezu ausschließlich über die Thermogeneratoren 3 zu dem Kühlkörper 6 gelangt. Zudem weist der Träger 4 Strukturen (z. B. Aussparungen) auf, die einen thermischen Kontakt der Thermogeneratoren zu dem Teil 21 ermöglichen. Zusätzlich können weitere Mittel vorhanden sein, die die Wärmeankopplung verbessern, z. B. Wärmeleitkleber, Lot (z. B. Indium enthaltend), Graphit oder Carbonanotubes.
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Separat zu dem Kühlkörper 6 weist die Ausführungsvariante der 3 und 4 Mittel zur Erzeugung einer Luftströmung weg von den Thermogeneratoren 3 auf, wobei die Mittel in Form eines Ringes 9 ausgebildet sind. Der Ring 9 wird mit der Welle 1 derart verbunden, dass er sich bei Rotation der Welle 1 mitbewegt. Der Ring 9 weist Strukturen 91 auf, die bei Rotation einen Luftstrom weg von der Kaltseite der Thermogeneratoren 3 erzeugen und somit eine Wärmeabfuhr von den Thermogeneratoren per Konvektion ermöglichen bzw. verstärken. Die Strukturen 91 des Ringes 9 erstrecken sich gemäß den 3 und 4 zwar zahnartig und radial von einem ringförmigen Grundkörper 92. Selbstverständlich können die Strukturen jedoch auch in anderer Art und Weise ausgebildet sein. Eine andere Variante eines Turbulenzringes ist in 5 dargestellt. Als Material für den Turbulenzring 9 kommt z. B. ein Leichtmetall (Aluminium, Titan, Magnesium) in Frage.
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Es versteht sich, dass Elemente des Beispiels gemäß den 1 und 2 gegebenenfalls auch mit Elementen der erfindungsgemäßen Ausführungsform der 3 und 4 kombiniert werden können, z. B. kann auf dem Träger 4 auch des Ausführungsbeispiels eine Leiterstruktur aufgebracht sein, um die Thermogeneratoren zu kontaktieren.
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Wie erwähnt, betrifft 5 eine weitere Variante eines Turbulenzringes 9, der entlang des äußeren Umfanges eines ringförmigen Grundkörpers 92 eine Mehrzahl von Strukturen 91 aufweist, die im Unterschied zum Ring der 3 und 4 jeweils eine gekrümmt verlaufende Seite 911 aufweisen, die einer sich im Wesentlichen radial erstreckenden Seite 912 gegenüberliegt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Welle
- 2
- Kugellager
- 3
- Thermogenerator
- 4
- Träger
- 5
- Ring
- 6
- Kühlkörper
- 7
- Sensorelement
- 8
- Elektronik
- 9
- Turbulenzring
- 21
- Käfig
- 41
- Bohrung
- 61
- Struktur
- 91
- Struktur
- 92
- Grundkörper
- 211
- Stirnseite
- 911, 912
- Seite
