DE102009050583B4

DE102009050583B4 - Device for mechanical or electrical energy production from thermal energy

Info

Publication number: DE102009050583B4
Application number: DE102009050583.0A
Authority: DE
Inventors: Dr. Ing. Langbein Sven; Prof. Dr. Ing. habil. Langbein Peter; Ilija Karaula
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-10-24
Filing date: 2009-10-24
Publication date: 2015-05-28
Anticipated expiration: 2029-10-25
Also published as: DE102009050583A1

Abstract

Einrichtung zur mechanischen oder elektrischen Energiegewinnung aus thermischer Energie, insbesondere aus der Abwärme gasförmiger Medien, die in stationären oder mobilen Arbeitsmaschinen und -anlagen anfallen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (3) einer Einrichtung (1) durch eine Trennwand (11) in zwei unterschiedliche Temperaturbereiche (12, 13) geteilt ist, wobei im Gehäuse (3) eine Welle (4) gelagert ist, an der ein Hebelarmsystem (5) befestigt ist, an dem mit Formgedächtniselementen (9) gekoppelte Bewegungselemente (2) angeordnet sind, die bei Änderung der Umgebungstemperatur in den Temperaturbereichen (12, 13) durch die Formgedächtniselemente (9) ihre Lage verändern und wobei durch die Lageänderung der Bewegungselemente (2) die Welle (4) durch eine Schwerpunktverlagerung in Drehung versetzbar ist.Device for mechanical or electrical energy production from thermal energy, in particular from the waste heat of gaseous media obtained in stationary or mobile machines and equipment, characterized in that a housing (3) of a device (1) by a partition wall (11) in two different temperature ranges (12, 13) is divided, wherein in the housing (3) a shaft (4) is mounted on which a Hebelarmsystem (5) is fixed, are coupled to the shape memory elements (9) coupled with moving elements (2) change in the ambient temperature in the temperature ranges (12, 13) by the shape memory elements (9) their position and wherein the position change of the moving elements (2), the shaft (4) is displaceable by a shift in the center of gravity in rotation.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur mechanischen oder elektrischen Energiegewinnung aus thermischer Energie, insbesondere aus der Abwärme gasförmiger Medien, die in stationären oder mobilen Arbeitsmaschinen und -anlagen anfallen.The invention relates to a device for mechanical or electrical energy production from thermal energy, in particular from the waste heat of gaseous media incurred in stationary or mobile machines and equipment.

Eine Möglichkeit zur Verbesserung der Energiebilanz von mobilen und stationären Arbeitsmaschinen und -anlagen besteht in der Nutzung der in den warmen Abgasen enthaltenen Wärmeenergie, da die nicht genutzte Wärmenergie an die Umgebung abgegeben wird. Durch die vorliegende erfindungsgemäße Einrichtung wird die Energieeffizienz von mobilen und stationären Arbeitsmaschinen und -anlagen wesentlich erhöht und damit gleichzeitig der CO₂-Ausstoß verringert. Weiterhin kann man durch die Umwandlung der Wärmeenergie der Abgase in mechanische oder elektrische Energie zusätzliche Energie zum Betrieb elektromechanischer Baugruppen gewinnen, bei Kraftfahrzeugen beispielweise für Klimaanlagen, Fahrerassistenzsysteme, Radio- und Navigationssysteme, Beleuchtungs-, Sicherheits- und Komfortsysteme usw. Der Bedarf an elektrischer Energie wird in Zukunft aufgrund der wachsenden Anforderungen an die Sicherheit und den Komfort noch zunehmen. Die Nutzung der Abwärme von mobilen und stationären Arbeitsmaschinen und -anlagen ist damit ein großes Feld zur Verbesserung der Energieeffizienz der gesamten Industrie.One way to improve the energy balance of mobile and stationary machinery and equipment is the use of heat energy contained in the warm exhaust gases, as the unused heat energy is released to the environment. By means of the present inventive device, the energy efficiency of mobile and stationary machines and systems is substantially increased and at the same time the CO ₂ emission is reduced. Furthermore, one can gain additional energy for the operation of electromechanical assemblies by converting the heat energy of the exhaust gases into mechanical or electrical energy in motor vehicles, for example for air conditioning systems, driver assistance systems, radio and navigation systems, lighting, safety and comfort systems, etc. The need for electrical energy will increase in the future due to the growing demands on safety and comfort. The use of waste heat from mobile and stationary machinery and equipment is thus a major field for improving the energy efficiency of the entire industry.

Aus dem Stand der Technik sind zahlreiche Verfahren und Einrichtungen zur Nutzung der Abwärme von mobilen und stationären Arbeitsmaschinen und -anlagen bekannt. In der DE 10 2008 008 805 A1 werden ein Verfahren und die zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Einrichtungen zur Energierückgewinnung aus der Abluft von Trockengeräten beschrieben, wobei die Energierückgewinnung durch Abkühlung der anfallenden Abluft und Speicherung der zurückgewonnenen Energie in einem Flüssigkeitsspeicher erfolgt. In der DE 10 2006 018 686 A1 wird weiterhin eine Wärmekraftmaschine nach dem Stirlingmotorprinzip beschrieben, bei der auf den Kolben verzichtet wird und stattdessen mit Hilfe der Druckschwankungen ein Kreislauf erzeugt wird, dessen Wirkrichtung mit Hilfe von Ventilen gesteuert wird. Ebenfalls bekannt ist aus der DE 10 2007 026 474 A1 ein Verfahren mit den dazugehörigen Vorrichtungen zur Gewinnung elektrischer Energie aus Abgasen und Abwärme, bei dem unter Ausnutzung des Effektes der Ausdehnung von Gasen bei steigenden Temperaturen und des Zusammenziehens von Gasen bei fallenden Temperaturen sowie der Änderung der Drücke bei einer gemeinsamen Erhitzungs- und Abkühlungskammer, die durch einen umlaufenden Teilzylinder jeweils zur Erhitzung oder Abkühlung freigegeben werden, ein angeschlossener Arbeitskolben oder eine Arbeitsturbine bewegt wird. Aus der DE 198 43 600 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei der die Wärmeenergie der Abgase eines Verbrennungsmotors durch die Wärme-Kraftkopplung mit einem in den Abgasstrom geschalteten Stirlingmotor, der die Lichtmaschine antreibt, in elektrische Energie umgewandelt wird. Weiterhin wird in der US 4 302 939 eine Vorrichtung zur Umwandlung von Wärmeenergie eines Fluids in mechanische Energie beschrieben, umfassend ein Reservoir für Fluid, eine Rotoranordnung und eine Mehrzahl von gekrümmten Elementen aus Formgedächtnismaterial, wobei durch eine Verformung des Formgedächtnismaterials eine Drehung auf die Rotoranordnung übertragen wird. In der US 3 913 326 wird ebenfalls eine Vorrichtung zur Umwandlung von Wärmeenergie in mechanische Energie beschrieben, bei der die Formgedächtniselemente im Biegemodus vorgespannt und derart mit einem Rotor verbunden sind, dass bei einer Änderung der Formgedächtniselemente eine lineare Kraftdifferenz zwischen dem Drehpunkt und dem feststehenden Drehzapfen erzeugt und damit der Rotor in Bewegung gesetzt wird.Numerous methods and devices for utilizing the waste heat from mobile and stationary machines and plants are known from the prior art. In the DE 10 2008 008 805 A1 describe a method and necessary for carrying out the method of energy recovery systems from the exhaust air of dryers, the energy recovery is done by cooling the accumulated exhaust air and storage of the recovered energy in a liquid storage. In the DE 10 2006 018 686 A1 Furthermore, a heat engine is described according to the Stirling engine principle, is dispensed with the piston and instead using the pressure fluctuations, a circuit is generated, the direction of action is controlled by means of valves. Also known is from the DE 10 2007 026 474 A1 a method with the associated devices for recovering electrical energy from exhaust gases and waste heat, taking advantage of the effect of expansion of gases with increasing temperatures and the contraction of gases at falling temperatures and the change in pressures in a common heating and cooling chamber, the be released by a rotating cylinder part each for heating or cooling, a connected working piston or a power turbine is moved. From the DE 198 43 600 A1 For example, a method is known in which the thermal energy of the exhaust gases of an internal combustion engine is converted into electrical energy by the thermal power coupling with a Stirling engine, which drives the alternator, into the exhaust gas flow. Furthermore, in the US 4,302,939 a device for converting heat energy of a fluid into mechanical energy, comprising a reservoir for fluid, a rotor assembly and a plurality of curved elements of shape memory material, wherein by a deformation of the shape memory material, a rotation is transmitted to the rotor assembly. In the US 3,913,326 Also, a device for converting thermal energy into mechanical energy is described in which the shape memory elements are biased in bending mode and connected to a rotor, that when changing the shape memory elements generates a linear force difference between the fulcrum and the fixed pivot and thus the rotor in Movement is set.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Nutzung der Abwärme von mobilen und stationären Arbeitsmaschinen und -anlagen zu schaffen, die ohne großen technischen Aufwand die in mobilen und stationären Arbeitsmaschinen und -anlagen anfallende und in den Abgasen gespeicherte Wärmeenergie in mechanische Energie umwandelt, die direkt genutzt wird oder durch nachgeschaltete Generatoren zur Erzeugung elektrischer Energie dient. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, diese Einrichtung so zu gestalten, dass sie nicht nur im mobilen Bereich des Verkehrs, in PKW, LKW, Bussen, Bahnen, Schiffen, Flugzeugen, sondern auch in stationären Anlagen, wie Kraftwerken, Haustechnik, stationären Klimaanlagen einsetzbar ist.Based on this prior art, the present invention seeks to provide a device for using the waste heat from mobile and stationary machinery and equipment that accumulates without great technical effort incurred in mobile and stationary machinery and equipment and stored in the exhaust gases Converts thermal energy into mechanical energy that is used directly or by downstream generators used to generate electrical energy. Another object of the present invention is to make this device not only in the mobile field of traffic, in cars, trucks, buses, trains, ships, aircraft, but also in stationary equipment, such as power plants, building services, stationary Air conditioners can be used.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine Einrichtung vor, bei der ein Gehäuse der Einrichtung durch eine Trennwand in zwei unterschiedliche Temperaturbereiche geteilt ist, wobei im Gehäuse eine Welle gelagert ist, an der ein Hebelarmsystem befestigt ist, an dem mit Formgedächtniselementen gekoppelte Bewegungselemente angeordnet sind, die bei Änderung der Umgebungstemperatur in den Temperaturbereichen durch die Formgedächtniselemente ihre Lage verändern, wobei durch die Lageänderung der Bewegungselemente die Welle durch eine Schwerpunktverlagerung in Drehung versetzbar ist. Die beiden Temperaturbereiche bestehen dabei aus einem warmen Bereich, durch den die warme Abluft von mobilen und stationären Arbeitsmaschinen und -anlagen geblasen wird, und einem kalten Bereich, durch den die kalte Luft der Umgebung geblasen wird.To solve this problem, the invention proposes a device in which a housing of the device is divided by a partition in two different temperature ranges, wherein in the housing a shaft is mounted on which a Hebelarmsystem is attached, are arranged on the memory elements coupled with shape memory elements which change their position when the ambient temperature changes in the temperature ranges by the shape memory elements, wherein the shaft can be set in rotation by a change in position due to the change in position of the movement elements. The two temperature ranges consist of a warm area, through which the warm exhaust air from mobile and stationary machines and equipment is blown, and a cold area, through which the cold air of the environment is blown.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Welle in dem Gehäuse drehbar gelagert ist, insbesondere in den beiden Stirnflächen des Gehäuses, wobei das Hebelarmsystem kreuzförmig ausgebildet ist, mit vorzugsweise vier Hebelarmen, und in der Trennwand zur Durchführung der Bewegungselemente vom warmen Bereich in den kalten Bereich Durchbrüche eingebracht sind. It is advantageously provided that the shaft is rotatably mounted in the housing, in particular in the two end faces of the housing, wherein the Hebelarmsystem is cross-shaped, preferably with four lever arms, and in the partition for carrying the moving elements from the warm area in the cold area breakthroughs are introduced.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung besteht darin, dass die Bewegungselemente als Gewichte ausgebildet sind, die durch Formgedächtniselemente quer zur Welle längs bewegbar sind, und so die Welle durch die Schwerpunktverlagerung der Gewichte in Drehung versetzt wird, wobei in den einzelnen Hebelarmen des Hebelarmsystems Längsführungen angeordnet sind, in denen die Gewichte radial zur Welle längsverschieblich bewegbar sind. Befinden sich die Bewegungselemente im warmen Bereich, so nehmen sie ihren ausgedehnten Zustand an. Damit vergrößert sich der Hebelarm der im warmen Bereich befindlichen Bewegungselemente und durch die Schwerkraft wird die Welle in Drehung versetzt. Die Formgedächtniselemente bewegen sich durch die in der Trennwand eingebrachten Durchbrüche in den kalten Bereich und nehmen dabei durch die Kraft von vorgesehenen Rückstellfedern ihren Ausgangszustand an und ziehen die Bewegungselemente nach innen. Damit verkleinert sich der Hebelarm der im kalten Bereich befindlichen Bewegungselemente. Durch diesen Vorgang dreht sich die Welle. Auch die umgekehrte Arbeitsweise der Formgedächtniselemente ist möglich. Hierbei ziehen sich die Formgedächtniselemente im warmen Zustand zusammen und dehnen sich im kalten Zustand wieder aus. Die Bewegungselemente verhalten sich entsprechend.An advantageous embodiment of the device according to the invention is that the movement elements are designed as weights, which are longitudinally movable by shape memory elements transverse to the shaft, and so the shaft is rotated by the center of gravity of the weights in rotation, wherein arranged in the individual lever arms of the lever arm system longitudinal guides are in which the weights are longitudinally movable radially to the shaft. If the movement elements are in the warm area, they assume their expanded state. This increases the lever arm of the moving elements located in the warm area and by gravity, the shaft is rotated. The shape memory elements move through the introduced in the partition breakthroughs in the cold area and take it by the force of provided return springs their initial state and pull the moving elements inward. This reduces the lever arm of the movement elements located in the cold area. Through this process, the shaft rotates. The reverse operation of the shape memory elements is possible. Here, the shape memory elements contract in the warm state and expand in the cold state again. The movement elements behave accordingly.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform wird darin gesehen, dass die Bewegungselemente als Gewichte ausgebildet sind, die an der drehbar gelagerten Welle derart angeordnet sind, dass sie durch Formgedächtniselemente ausklappbar sind, und die Welle durch die Schwerpunktverlagerung der Gewichte in Drehung versetzt wird.A further advantageous embodiment is seen in that the movement elements are formed as weights, which are arranged on the rotatably mounted shaft such that they can be folded out by shape memory elements, and the shaft is rotated by the center of gravity of the weights in rotation.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform besteht darin, dass die Bewegungselemente als Fluide ausgebildet sind, die an einer im Gehäuse drehbar gelagerten Welle angeordnet sind, derart, dass sie durch Formgedächtniselemente verdrängt werden, so dass die Welle durch die Schwerpunktverlagerung in Drehung versetzt wird. Die Verdrängung des Fluids erfolgt beispielweise durch Kolben oder ähnliche technische Elemente, die durch Formgedächtniselemente angetrieben werden. Die Veränderung des Schwerpunktes erzeugt die Drehbewegung.A further preferred embodiment is that the movement elements are formed as fluids, which are arranged on a shaft rotatably mounted in the housing, such that they are displaced by shape memory elements, so that the shaft is rotated by the center of gravity displacement in rotation. The displacement of the fluid takes place, for example, by pistons or similar technical elements which are driven by shape memory elements. The change in the center of gravity generates the rotational movement.

Als Variante ist vorgesehen, dass die Bewegungselemente durch Formgedächtniselemente ihrer äußere Gestalt so verändern, dass die Welle durch die Schwerpunktverlagerung in Drehung versetzt wird. Beispielsweise kann hierbei ein rundes Bewegungselement in eine Exzenterform verformt werden.As a variant, it is provided that the movement elements by shape memory elements change their outer shape so that the shaft is rotated by the center of gravity displacement in rotation. For example, in this case a round movement element can be deformed into an eccentric shape.

Zur Erhöhung des Drehmomentes ist eine Kombination der einzelnen Ausführungsformen vorgesehen.To increase the torque, a combination of the individual embodiments is provided.

Besonders vorteilhaft ist, die Formgedächtniselemente als Federn auszubilden, um große Stellwege zu erzielen, wobei die Stellwege durch Hintereinanderschaltung mehrerer Formgedächtnisfedern weiter vergrößert werden können. Bei Einsatz von Formgedächtnisfedern mit Einwegeffekt müssen die Formgedächtnisfedern bei Temperaturwechsel mittels Stahlfedern in ihre Ausgangslage zurückgestellt werden. Dazu werden die Stahlfedern bei der Ausdehnung der Formgedächtnisfedern gespannt. Bei Einsatz von Formgedächtnisfedern mit dem Zweiwegeffekt sind diese Rückstellfedern nicht notwendig.It is particularly advantageous to form the shape memory elements as springs in order to achieve large travel ranges, wherein the travel paths can be further increased by connecting several shape memory springs in series. When using shape memory springs with one-way effect, the shape memory springs must be returned to their original position with temperature changes by means of steel springs. For this, the steel springs are stretched in the expansion of the shape memory springs. When using shape memory springs with the two-way effect, these return springs are not necessary.

Vorteilhafterweise kann mit der Einrichtung ein Generator, beispielsweise eine Lichtmaschine angetrieben werden. Die erzeugte Drehbewegung kann, falls erforderlich, noch durch ein Getriebe übersetzt werden.Advantageously, the device can be used to drive a generator, for example an alternator. The generated rotational movement can, if necessary, still be translated by a gear.

Alternativ ist vorgesehen, dass zur Erhöhung des Drehmomentes mehrere Hebelarmsysteme auf der Welle im Gehäuse angeordnet werden.Alternatively, it is provided that a plurality of lever arm systems are arranged on the shaft in the housing to increase the torque.

Die Erfindung wird folgend anhand eines schematisch in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment schematically illustrated in drawings. Showing:

1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung mit längsverschieblichen Gewichten in Seitenansicht; 1 an embodiment of the device according to the invention with longitudinally displaceable weights in side view;

2 die Einrichtung in Vorderansicht. 2 the device in front view.

In den 1 und 2 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einrichtung 1 zur mechanischen oder elektrischen Energiegewinnung aus thermischer Energie, insbesondere aus der Abwärme gasförmiger Medien, die in stationären oder mobilen Arbeitsmaschinen oder -anlagen anfallen, mit längsverschieblichen Gewichten 2 dargestellt. Die Gewichte 2 sind an einer in einem Gehäuse 3 an den Stirnflächen 7 drehbar gelagerten Welle 4 mittels eines Hebelarmsystems 5 so angeordnet, dass sie sich radial zur Welle 4 bewegen können. Dazu sind an den Hebelarmen 6 des Hebelarmsystems 5 Längsführungen 8, insbesondere Zylindergleitführungen vorgesehen, in denen die Gewichte 2 längsverschieblich quer zur Welle 4 hin und her bewegt werden. Die Gewichte 2 sind mit Formgedächtniselementen 9 gekoppelt. Da die Formgedächtniselemente 9 in Abhängigkeit von der Erwärmung oder Abkühlung ihre Abmessungen ändern, werden die mit den Formgedächtniselementen 9 gekoppelten Gewichte 2 nach außen oder nach innen bewegt. Dabei werden gleichzeitig Rückstellfedern 10 aus Stahl gespannt, die bei Temperaturwechsel die Formgedächtniselemente 9 in die Ausgangsposition zurückstellen. Bei Formgedächtniselementen 9 mit einem Zweiwegeffekt sind keine Rückstellfedern notwendig. Um große Stellwege zu erzielen, wurden im vorliegenden Ausführungsbeispiel Formgedächtniselemente 9 in Form von Federn verwendet. Zur Erhöhung des Stellweges sind mehrere Formgedächtnisfedern 9 hintereinander schaltbar.In the 1 and 2 is an embodiment of a device according to the invention 1 for the mechanical or electrical energy production from thermal energy, in particular from the waste heat of gaseous media obtained in stationary or mobile machines or equipment, with longitudinally displaceable weights 2 shown. The weights 2 are at one in a housing 3 on the front surfaces 7 rotatably mounted shaft 4 by means of a lever arm system 5 arranged so that they are radial to the shaft 4 can move. These are the lever arms 6 of the lever arm system 5 longitudinal guides 8th , in particular Zylindergleitführungen provided, in which the weights 2 longitudinally displaceable across the shaft 4 be moved back and forth. The weights 2 are with shape memory elements 9 coupled. Since the shape memory elements 9 depending on the heating or cooling change their dimensions are those with the shape memory elements 9 coupled weights 2 moved outwards or inwards. At the same time return springs 10 made of steel, which, when the temperature changes, the shape memory elements 9 return to the starting position. For shape memory elements 9 with a two-way effect, no return springs are necessary. In order to achieve large travel ranges, shape memory elements were in the present embodiment 9 used in the form of feathers. To increase the travel are several shape memory springs 9 switchable in a row.

Im Gehäuse 3 sind durch eine Trennwand 11 zwei Bereiche vorgesehen, ein warmer Bereich 12, durch den beispielweise die warme Abluft einer mobilen oder stationären Arbeitsmaschine oder -anlage geblasen wird, und ein kalter Bereich 13, durch den beispielweise die kalte Luft der Umgebung geblasen wird. Befinden sich die Formgedächtniselemente 9 im warmen Bereich 12, so nehmen sie ihren ausgedehnten Zustand an und die Gewichte 2 werden nach außen bewegt. Dadurch vergrößert sich der Hebelarm 6 der im warmen Bereich 12 befindlichen Gewichte 2 und durch die Schwerkraft wird die Welle 4 in Drehung versetzt. Die Formgedächtniselemente 9 bewegen sich dann durch in der Trennwand 11 vorgesehene Durchbrüche 14 in den kalten Bereich 13 und nehmen durch die Rückstellfedern 10 ihren Ausgangszustand an und ziehen die Gewichte 2 nach innen und es verkleinert sich der Hebelarm 6 der im kalten Bereich 13 befindlichen Gewichte 2. Auch die umgekehrte Arbeitsweise der Formgedächtniselemente 9 ist möglich. Hierbei ziehen sich die Formgedächtniselemente 9 im warmen Zustand zusammen und dehnen sich im kalten Zustand wieder aus. Die Bewegungselemente 2 verhalten sich entsprechend. Um das Einwirken der kalten und der warmen Luft auf die Formgedächtnisfedern 9 zu verstärken und damit das Schaltverhalten der Formgedächtnisfedern 9 zu erhöhen, sind in den Zylindergleitführungen 8 Schlitze 15 angeordnet. Durch die Lageänderung der Gewichte 2 im Hebelarmsystem 5 dreht sich die Welle 4 und es kann ein Generator, beispielsweise eine Lichtmaschine angetrieben werden. Die so erzeugte Drehbewegung wird, falls erforderlich, noch durch ein Getriebe übersetzt. Zur Erhöhung des Drehmomentes können entsprechend 2 mehrere Hebelarmsysteme 5 auf der Welle 4 im Gehäuse 3 angeordnet werden.In the case 3 are through a partition 11 two areas provided, a warm area 12 which blows, for example, the warm exhaust air from a mobile or stationary work machine or plant, and a cold area 13 which blows, for example, the cold air of the environment. Are the shape memory elements 9 in the warm area 12 , so they assume their extended state and the weights 2 are moved outward. This increases the lever arm 6 in the warm area 12 located weights 2 and by gravity becomes the wave 4 set in rotation. The shape memory elements 9 then move through in the partition 11 intended breakthroughs 14 in the cold area 13 and take through the return springs 10 their initial state and pull the weights 2 inside and it reduces the lever arm 6 in the cold area 13 located weights 2 , Also, the reverse operation of the shape memory elements 9 is possible. Here, the shape memory elements pull 9 in a warm state together and expand in a cold state again. The movement elements 2 behave accordingly. To the influence of cold and warm air on the shape memory springs 9 to amplify and thus the switching behavior of the shape memory springs 9 are in the cylinder sliding guides 8th slots 15 arranged. Due to the change in position of the weights 2 in the lever arm system 5 the shaft turns 4 and a generator, such as an alternator, may be driven. The rotational movement thus generated is, if necessary, still translated by a gear. To increase the torque can accordingly 2 several lever arm systems 5 on the wave 4 in the case 3 to be ordered.

Eine weiteres nicht dargestelltes Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Bewegungselemente als Gewichte ausgebildet sind, die an der drehbar gelagerten Welle 4 derart angeordnet sind, dass sie durch Formgedächtniselemente ausklappbar sind und die Welle 4 durch die Schwerpunktverlagerung der Gewichte in Drehung versetzt wird.Another embodiment, not shown, is that the movement elements are designed as weights, which on the rotatably mounted shaft 4 are arranged so that they can be folded by shape memory elements and the shaft 4 is set in rotation by the center of gravity of the weights.

In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Bewegungselemente als Fluide ausgebildet sind, die an der im Gehäuse drehbar gelagerten Welle 4 derart angeordnet sind, dass sie durch Formgedächtniselemente verdrängt werden und so die Welle durch die Schwerpunktverlagerung in Drehung versetzt wird. Die Verdrängung des Fluids erfolgt beispielweise durch Kolben oder ähnliche technische Elemente, die durch Formgedächtniselemente angetrieben werden.In a further embodiment, not shown, the movement elements are formed as fluids, which are rotatably mounted on the housing in the shaft 4 are arranged so that they are displaced by shape memory elements and so the shaft is rotated by the center of gravity displacement in rotation. The displacement of the fluid takes place, for example, by pistons or similar technical elements which are driven by shape memory elements.

In einem weiteren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Bewegungselemente durch Formgedächtniselemente in ihrer äußeren Gestalt so verändert, dass die Welle 4 durch die Schwerpunktverlagerung in Drehung versetzt wird. Beispielsweise kann hierbei ein rundes Bewegungselement in eine Exzenterform verformt werden.In a further embodiment, not shown, the movement elements are changed by shape memory elements in their outer shape so that the shaft 4 is set in rotation by the center of gravity displacement. For example, in this case a round movement element can be deformed into an eccentric shape.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vorliegenden Ausführungsbeispiele, sondern ist in der Ausgestaltung der Formgedächtniselemente 9 und der zu bewegenden Elemente 2 variabel.The invention is not limited to the present embodiments, but is in the embodiment of the shape memory elements 9 and the elements to be moved 2 variable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Einrichtung zur Nutzung der AbwärmeDevice for using the waste heat
22: GewichtWeight
33: Gehäusecasing
44: Wellewave
55: Hebelarmsystemlever arm
66: Hebelarmlever arm
77: Stirnfläche des GehäusesFace of the housing
88th: Längsführunglongitudinal guide
99: FormgedächtniselementShape memory element
1010: RückstellfederReturn spring
1111: Trennwandpartition wall
1212: warmer Bereichwarm area
1313: kalter Bereichcold area
1414: Durchbruchbreakthrough
1515: Schlitzslot

Claims

Device for mechanical or electrical energy production from thermal energy, in particular from the waste heat of gaseous media obtained in stationary or mobile machines and plants, characterized in that a housing ( 3 ) an institution ( 1 ) by a partition wall ( 11 ) in two different temperature ranges ( 12 . 13 ), wherein in the housing ( 3 ) a wave ( 4 ) on which a lever arm system ( 5 ) to which shape memory elements ( 9 ) coupled movement elements ( 2 ) are arranged when changing the ambient temperature in the temperature ranges ( 12 . 13 ) by the shape memory elements ( 9 ) change their position and whereby by the change in position of Movement elements ( 2 ) the wave ( 4 ) is displaceable in rotation by a shift in the center of gravity.

Device according to claim 1, characterized in that the two temperature ranges ( 12 . 13 ) from a warm area ( 12 ), through which the warm exhaust air from mobile and stationary machines and plants is blown, and a cold area ( 13 ), through which the cold air of the environment is blown.

Device according to claim 1 and 2, characterized in that the shaft ( 4 ) in the housing ( 3 ) in particular in the two end faces ( 7 ) of the housing ( 3 ) is rotatably mounted.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the lever arm system ( 5 ) cross-shaped, preferably with four lever arms ( 6 ) is trained.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the partition wall ( 11 ) for carrying out the movement elements ( 2 ) from the warm area ( 12 ) in the cold area ( 13 ) Breakthroughs ( 14 ) are provided.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the movement elements as weights ( 2 ) formed by the shape memory elements ( 9 ) across the shaft ( 4 ) are longitudinally movable, wherein the shaft ( 4 ) by shifting the center of gravity of the weights ( 2 ) is rotated and wherein in the individual lever arms ( 6 ) of the lever arm system ( 5 ) Longitudinal guides ( 8th ), in which the weights ( 2 ) radially to the shaft ( 4 ) are longitudinally movable.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the movement elements are formed as weights which on the rotatably mounted shaft ( 4 ) are arranged and can be folded out by shape memory elements such that the shaft ( 4 ) is displaceable by the center of gravity of the weights in rotation.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the movement elements are formed as fluids which on the rotatably mounted shaft ( 4 ) are arranged and so displaced by shape memory elements that the shaft ( 4 ) is displaceable in rotation by the center of gravity displacement.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the movement elements, on the rotatably mounted shaft ( 4 ) are arranged by shape memory elements change their outer shape such that the shaft ( 4 ) is displaceable in rotation by the center of gravity displacement.

Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the shape memory elements ( 9 ) are formed as springs.

Device according to one of claims 1 to 10, characterized in that a plurality of shape memory springs ( 9 ) are provided in series switchable.

Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the movement elements ( 2 ) after their positional change by the shape memory springs ( 9 ) by means of steel springs ( 10 ) are reset to their original position.

Device according to one of claims 1 to 12, characterized in that a transmission, the rotational movement of the shaft ( 4 ) translated.

Device according to one of claims 1 to 13, characterized in that by means of the device ( 1 ) A generator is drivable.

Device according to one of claims 1 to 14, characterized in that to increase the torque of the device ( 1 ) several lever arm systems ( 5 ) on the shaft ( 4 ) in the housing ( 3 ) can be arranged.